El tratamiento biológico de las aguas residuales en las plantas de tratamiento de líquidos cloacales e industriales, a menudo se lleva a cabo por medio de la aplicación de sistemas basados en lodos activos.

Hemos buscado aplicar en el diseño del sistema en principio de procurar adoptar el concepto MTD (Mejor Tecnología Disponible), cumpliendo con todos los requisitos legales. Los sistemas de barros activados tradicionales para tratar aguas urbanas generalmente requieren grandes superficies para la implantación de las diversas unidades de tratamiento y posterior separación de la biomasa, debido a la pobre sedimentabilidad de los lodos.

En los últimos años, se han desarrollado nuevas tecnologías buscando mejoras en estos sistemas. El uso de lodo granular aerobio es una de ellas. Los gránulos que forman un lodo granular aerobio son agregados de origen microbiano que no coagulan en condiciones de bajo estrés hidrodinámico y que sedimentan significativamente más rápido que los flóculos de lodo activo.

La biomasa granular aerobia se forma en reactores discontinuos secuenciales (tipo SBR) sin materiales de soporte. Estos sistemas cumplen los tres requerimientos necesarios para la formación de los gránulos:

  1. Introducir periodos de saciedad y hambruna. Para lograr este efecto, se utilizan tiempos cortos de alimentación del efluente, para crear periodos de saciedad seguidos de periodos de hambruna. Estos períodos están   caracterizados por la presencia o ausencia de materia orgánica en el medio líquido respectivamente. Con esta estrategia de alimentación, se logra la selección de los microorganismos adecuados para la formación de los gránulos. Cuando la concentración de sustrato en el medio líquido es alta, los organismos que forman gránulos pueden almacenar materia orgánica que pueden consumir en el periodo de hambruna, con lo que estos organismos estarán en ventaja en esas condiciones sobre los organismos filamentosos.
  2. Tiempos cortos de sedimentación. Este método de selección por velocidad de decantación permite retener la biomasa granular dentro del reactor, mientras la biomasa floculenta es arrastrada hidráulicamente con el líquido de salida del reactor. Consiste en manejar la velocidad de retiro de efluente tratado purgando al exterior durante los períodos de puesta en marcha los barros floculentos.
  3. Estrés hidrodinámico. La aplicación de altas fuerzas de corte favorece la formación de gránulos aerobios y mejora sus características físicas. Esto se logra imponiendo importantes fuerzas de corte mediante los agitadores hiperboidales. Usando estos equipos, se forman gránulos más regulares, más redondeados y más compactos. Se verifica empíricamente que esto se incrementa proporcionalmente cuanto más alta sea la fuerza de corte hidrodinámica.

Para lograr estos tres requisitos, nuestros colegas de INVENT, en Alemania, cuentan con tecnología y procesos específicamente desarrollados, incluyendo agitadores y aireadores hiperbólicos y decantadores ideales para este tipo de aplicación.

Los gránulos sólo se forman con valores de esfuerzo cortante superiores a un valor umbral de 1,2 cm/s en términos de velocidad superficial ascensional del aire en un reactor SBR. El desarrollo de biomasa en forma de gránulos aerobios permite la eliminación de materia orgánica y compuestos de nitrógeno y fósforo de las aguas residuales.

El siguiente gráfico sintetiza las capas en el floc granular y explica su función:

Físicamente, los barros activados granulares aeróbicos se definen de la siguiente forma:

  • Los gránulos tienen un diámetro mínimo de 0.212 mm.
  • El índice volumétrico de lodos en 5 minutos (SVI 5) debe ser comparable al índice volumétrico de lodos en 30 minutos (SVI 30).

Los gránulos aerobios en reactores SBR presentan varias ventajas comparados con los tratamientos convencionales de lodos activos:

  • Estabilidad y flexibilidad. Los sistemas SBR pueden adaptarse a condiciones fluctuantes, tanto en caudal como en calidad.
  • Excelente sedimentabilidad: habitualmente, la sedimentación se produce dentro del mismo tanque que funciona como cámara de aireación, y la decantación se produce rápidamente, lo que se traduce en menores requerimientos de superficie para la construcción de la planta de tratamiento.
  • Buena retención de la biomasa: se pueden alcanzar concentraciones de biomasa más altas dentro del reactor con lo que se pueden tratar mayores cargas de sustrato.
  • Presencia de zonas aerobias y anóxica dentro de los gránulos que permiten realizar diferentes procesos biológicos en el mismo sistema.
  • El costo de operación de una planta de tratamiento de aguas residuales trabajando con lodo aerobio en forma granular puede ser un 20% menor que trabajando con lodos activos convencionales. 
  • Los lodos en exceso generados resultan más estables que los lodos floculentos y requieren menor tiempo de almacenaje en el tanque de estabilización previo a su deshidratación.

En Bioingepro contamos con especialistas capacitados para asesorarlos en el tratamiento de sus efluentes, con este y otros tipos de tecnología. No duden en consultarnos y nos pondremos en contacto a la brevedad.

Ing. Daniel Jares
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El Ing. Químico Daniel Jares es un reconocido procesista, con más de 40 años de experiencia en el diseño y ejecución de obras de saneamiento, incluyendo una vasta variedad de plantas de tratamiento de efluentes y plantas potabilizadoras de agua en todo el país. Es el Director Técnico de Bioingepro, brindando solidez técnica a todos los proyectos ejecutados.

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