En un filtro anaerobio (AF, por sus siglas en inglés), se pueden tratar con eficacia muchos tipos diferentes de aguas residuales. Un AF es un reactor biológico con lecho fijo, con una o más cámaras de filtrado en serie. A medida que las aguas residuales pasan a través del filtro, las partículas quedan atrapadas y la materia orgánica se degrada por la acción de la biopelícula activa que está unida a la superficie del filtro.

Esta tecnología se utiliza ampliamente como tratamiento secundario en sistemas de aguas negras o grises y la eliminación de sólidos es más eficaz que las fosas sépticas S.13 o los reactores anaerobios con deflectores T.2 . El proceso de tratamiento es anaerobio y hace uso de los mecanismos de tratamiento biológicos. La eliminación de los materiales sólidos en suspensión y de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) puede llegar al 90 %, pero, por lo general, se ubica entre el 50 y el 80 %. La eliminación del nitrógeno es limitada y, en general, no supera el 15 % en términos de su presencia total.

Consideraciones de diseño

El pretratamiento PRE es esencial para eliminar los sólidos y residuos sólidos que pueden obstruir el
filtro. La mayor parte de los sólidos sedimentables se eliminan en una cámara de sedimentación situada en frente del AF. Las unidades independientes y de pequeña escala suelen tener un compartimento de sedimentación integrado, pero la sedimentación primaria también puede tener lugar en un sedimentador separado T.1 o en otra tecnología precedente, por ejemplo, una las fosas sépticas S.13 . Los AF se suelen operar en modo de caudal ascendiente porque hay menos riesgo de que se lave la biomasa fija, lo que reduciría la eficiencia del tratamiento. El nivel de agua debe cubrir el medio filtrante al menos unos 0,3 m para garantizar un régimen de caudal uniforme. El tiempo de retención hidráulica (TRH) es el parámetro de diseño más importante que influye en el rendimiento del filtro. Se recomienda un TRH de 12 a 36 horas. El filtro ideal debe tener una gran superficie para que crezcan las bacterias, con un gran volumen de poros para evitar la obstrucción. La superficie asegura un mayor contacto entre la materia orgánica y la biomasa adherida que la degrada eficazmente. Lo ideal es que el material proporcione entre 90 m² a 300 m² de superficie por metro cúbico de volumen ocupado del reactor. La conexión entre las cámaras se puede diseñar con tuberías verticales o deflectores. Asimismo, se necesita tener acceso a todas las cámaras (a través de puertos de acceso) para su mantenimiento. La fosa debe ventilarse para permitir la liberación controlada de los malos olores y los gases que pueden ser nocivos. Cuando las aguas residuales de la cocina estén conectadas al sistema, se debe incorporar en el diseño un separador de grasas delante del sedimentador.

Materiales

Un AF puede estar hecho de hormigón, arena, grava, cemento, acero, fibra de vidrio, PVC o plástico, y también se puede encontrar como solución prefabricada. Lo ideal es que el material filtrante tenga un diámetro de entre 12 mm y 55 mm. El tamaño de los materiales disminuye de arriba a abajo. Entre los materiales filtrantes más utilizados se encuentran la grava, las rocas o ladrillos triturados, la ceniza, la piedra pómez, el vidrio triturado o piezas de plástico especialmente moldeadas (incluso pueden utilizarse botellas de plástico de PVC trituradas).

Aplicabilidad

Los AF no son adecuados para la fase de respuesta inmediata porque el entorno biológico dentro del AF tarda en establecerse. El AF es más adecuado para la fase de estabilización y las fases de recuperación, y como solución a más largo plazo. La aplicación en los vecindarios es la más adecuada, pero el AF también se puede aplicar en los hogares o en zonas de captación más amplias o edificios públicos (por ejemplo, escuelas). Aunque los AF son herméticos, no se recomienda construirlos en zonas con capas freáticas elevadas o donde se produzcan inundaciones frecuentes. En algunos casos, los módulos prefabricados pueden colocarse por encima del suelo. Los AF se pueden instalar en todos los tipos de climas, aunque son más eficientes en los climas más fríos. La reducción de patógenos y nutrientes es baja en los AF; si se quieren alcanzar altos estándares de efluentes, se debería agregar una tecnología de tratamiento adicional, por ejemplo, ABR T.2 , humedal artificial T.6 , lagunas de estabilización de residuos T.5 .

Operación y mantenimiento

Un AF requiere un periodo de puesta en marcha de 6 a 9 meses para alcanzar la capacidad total de tratamiento, ya que la biomasa anaerobia de crecimiento lento debe establecerse primero en el medio filtrante. Para reducir el tiempo de puesta en marcha, se pueden inocular las bacterias anaerobias en el filtro (p. ej., al rociar lodo de una fosa séptica en el medio filtrante). El caudal debe incrementarse de manera progresiva. Se deben controlar los niveles de espuma y lodos para garantizar el correcto funcionamiento de la fosa. Con el tiempo, los sólidos obstruirán los poros del filtro y la masa bacteriana en crecimiento se volverá demasiado espesa, se desprenderá y acabará obstruyendo los poros. Cuando
la eficiencia disminuye, es necesario limpiar el filtro. Para ello, se debe poner el sistema en funcionamiento inverso (retrolavado), o extraer y limpiar el material filtrante. Los tanques de AF se deben revisar de vez en cuando para garantizar que estén herméticos.

Salud y seguridad

El efluente, la espuma y los lodos se deben manipular con cuidado, ya que el efluente contiene agentes patógenos. El efluente debe recibir un tratamiento adicional si se va a reutilizar en la agricultura o se va a usar directamente en la fertirrigación. De lo contrario, se puede eliminar de forma apropiada. Es obligatorio contar con un equipo de protección personal completo durante el vaciado de lodo y la limpieza del AF.

Costos

Los costos de capital de un AF son moderadores y los costos de operación son bajos. Los costos del AF dependen de con qué otra tecnología de conducción y tratamiento se vaya a combinar, y de la disponibilidad local; por lo tanto, depende de los costos de los materiales (arena, grava, cemento, acero) o de los módulos prefabricados y los costos de mano de obra. Los principales costos de O&M están relacionados con la eliminación de los lodos primarios y el costo de la electricidad, si se requieren bombas para la descarga (en ausencia de una opción de conducción por gravedad).

Consideraciones sociales

Por lo general, los sistemas de tratamiento de AF son una tecnología de buena aceptación. La delicada ecología del sistema requiere concienciar a los usuarios para que eliminen el uso de productos químicos agresivos.