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¿Qué son los barros activados?
Como ya hemos mencionado en otras ocasiones, una Planta de Tratamiento de Efluentes Líquidos tiene la finalidad de eliminar diferentes contaminantes presentes en el mismo, mediante la aplicación de una serie de procesos fisicoquímicos y biológicos diseñados de forma específica.
El funcionamiento de una planta de tratamiento puede ser complejo, por lo que se suele dividir a los procesos en cinco grandes grupos:
Las plantas tradicionales denominadas CAS (Conventional Activated Sludge) utilizan como tratamiento secundario o biológico un método basado en la depuración de los compuestos orgánicos biodegradables a través de un conjunto de bacterias en presencia de oxígeno. Esta mezcla compleja de microorganismos suele formar un lodo biológico activado a partir de la generación de flocs que se encuentran suspendidos en la cámara de aireación. Se trata de un material fluido, que está conformado por un gran porcentaje de agua (98,0 – 99,5%) y sólidos biológicos, principalmente microorganismos (0,5 – 2,0%). Mediante el contacto con el oxígeno, este lodo logra depurar la materia orgánica del efluente, al metabolizar y consumir los contaminantes.
La siguiente operación unitaria es el sedimentador secundario, en donde se clarifica el efluente obteniendo los lodos activados por el fondo del equipo. Esta biomasa activa se reenvía en parte nuevamente a la cámara de aireación (recirculación de lodos activados – RAS) y otra parte se extrae del sistema (purga de lodos activados – WAS) para no tener una acumulación de microorganismos en el reactor. El diagrama de flujo es el siguiente:
A través de este proceso se logra la depuración del agua residual. Los microorganismos que participan son diversos, en general son aerobios, y su metabolismo está descripto en forma global por la siguiente reacción química:
Los lodos activados están compuestos principalmente por:
- Bacterias
- Protozoos y rotíferos
- Algas
- Hongos
Bacterias:
Son las que se encuentran en mayor proporción (90 a 95%). La mayoría son aerobias Gram negativas, unicelulares, no producen su propia fuente de carbono, sino que la que utilizan proviene de la materia orgánica (quimioheterótrofas). También son importantes, cuando se requiere desnitrificación, las bacterias quimiolitotrofas que son capaces de oxidar ciertos compuestos inorgánicos como el amoníaco. El metabolismo que se genera es respiratorio, ya que con la fermentación se transforma de manera menos eficiente la materia orgánica. El tamaño suele variar entre 0,5 y 5 μm.
La característica más importante de las bacterias que se utilizan para el tratamiento de barros activados es la capacidad de unirse unas con otras para formar flocs. De esta manera, se genera la depuración del efluente y se facilita la clarificación (separación de bacterias) en el sedimentador secundario.
Imagen que representa la formación de un buen floc
Hay varios factores que influyen en la formación y sedimentación de los flocs. Entre ellos se destacan la edad de los lodos, la presencia de nutrientes y compuestos tóxicos y la presencia de bacterias floculantes y filamentosas. Los flocs están conformados principalmente por microorganismos, algunos filamentosos en una matriz en unión con bacterias filamentosas que participan en la formación de su estructura. La Zoogloea ramigera es un ejemplo de estas últimas.
La ausencia de bacterias filamentosas da como resultado la formación de flocs pequeños y débiles que no sedimentan, produciendo un efluente turbio. Sin embargo, el crecimiento excesivo de estas bacterias causa problemas de operación denominados Bulking filamentoso (aumento en el volumen de sólidos sedimentados por deficiente floculación) o foaming (formación de espumas).
Bulking filamentoso y formación de espuma
Protozoos y rotíferos:
Son organismos microscópicos, unicelulares, eucariotas, autótrofos, la mayoría heterótrofos y aerobios, actúan como bioindicadores de las plantas de tratamiento ya que son sensibles a compuestos tóxicos y a la ausencia de oxígeno. Después de las bacterias, son los segundos degradadores de materia orgánica soluble e insoluble, se alimentan de bacterias libres. Los principales subgrupos presentes en los lodos activados son los flagelados, ciliados libres y pedunculados y amebas.
Los rotíferos son metazoos, pluricelulares con estructuras más desarrolladas que los protozoos, son móviles, metabolizan partículas sólidas y se alimentan de protozoos y bacterias. Su presencia se relaciona con una elevada edad de lodos y una buena calidad del efluente.
Rotífero
Algas:
Las algas son eucariotas, multicelulares, autótrofas y fotosintéticas. Producen oxígeno a través de luz solar y dióxido de carbono. Funcionan de manera simbiótica en conjunto con las bacterias y se suelen utilizar en lagunas de oxidación aerobias o facultativas. De esta manera, las bacterias heterótrofas aerobias obtienen el oxígeno producido por las algas para su respiración.
Son importantes también para considerar el control de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo ya que se puede producir la eutrofización de cuerpos superficiales por crecimiento excesivo de la población de algas.
Hongos:
Los hongos que se encuentran son eucariotas, heterótrofos y multicelulares. Suelen aparecer en muy baja proporción en el tratamiento convencional. La mayoría son aerobios estrictos y toleran valores de pH relativamente bajos. Esta última capacidad en combinación con la baja demanda de nitrógeno que requieren los convierte en organismos de gran importancia en el tratamiento de aguas residuales de origen industrial y en formación de compuestos a partir de residuos sólidos orgánicos.
Factores importantes a tener en cuenta en sistemas de barros activados:
- Temperatura
- Oxígeno disuelto
- pH
Temperatura:
Es una variable muy importante en el sistema de lodos activados, dado que es la que favorece la velocidad de la actividad enzimática, los microorganismos más comunes en este sistema son los mesófilos que toleran temperaturas entre 20°C y 40°C, algunos estudios han demostrado que la presencia de estos microorganismos aumenta la remoción de DQO, por lo tanto, el rango de temperatura ideal en los procesos de lodos activados es de 20°C a 35°C.
Oxígeno disuelto:
El oxígeno disuelto es un factor que determina si la degradación de materia orgánica se lleva a cabo por la presencia de microorganismos aerobios o anaerobios. Concentraciones de oxígeno disuelto menores de 2 mg/L están relacionados con el crecimiento excesivo de bacterias filamentosas y flóculos abiertos por lo que se presenta una baja sedimentabilidad.
pH:
El pH interno en la mayoría de los microorganismos está en el rango de 6,0 a 7,0, por lo que lo ideal es que el sistema de lodos activados se encuentre en estos valores.
En Bioingepro diseñamos, fabricamos y operamos plantas de tratamiento de efluentes con sistemas de lodos activados. En caso de tener alguna consulta o estar interesado en una cotización, no dude en comunicarse con nuestro equipo.
