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La
depuración de las aguas residuales, requiere una serie de operaciones
que incluyen procedimientos mecánicos, químicos, biológicos y desde
hace algunos años con asiduidad los fisicoquímicos.
Pasemos
ahora a describir algunos de los procedimientos de más uso, antes del
que preconizamos.
Tratamientos mecánicos
a.-
Decantación: En este tratamiento se facilita la precipitación de
materias en suspensión cuyo diámetro sea inferior a 0,2 mm.
b.-
Filtración: Como en el caso de la decantación, se puede efectuar la
filtración de aguas crudas previamente tratadas, así como de aguas
posteriormente tratadas por métodos biológicos o químicos. Sin
embargo el elevado contenido de materias oloidales y mucílagos,
dificulta su filtración.
Tratamientos biológicos
Este
tratamiento consiste en el consumo de matera orgánica contenida en las
aguas de desecho y de una parte de las materias nutriente (nitrógeno y
fósforo), por parte de los microorganismos, ya presentes en dichas
aguas.
a.-
Lodos activados: Las aguas de desecho decantadas, son sometidas a un
proceso de oxidación mediante la aportación de aire atmosférico o
bien enriquecido con oxígeno. A mayor aireación mayor coste y mayor
mineralización de los lodos.
b.-
Lechos bacterianos: Este proceso consiste en hacer circular la masa de
agua de la forma más laminar posible, de modo que se desarrolla una película
bacteriana denominada zooglea, que transforma las materias orgánicas
del agua en presencia de oxígeno en biomasa. La película crece a
medida que se consume materia orgánica y se exfolia bajo la influencia
del agua que cae sobre la misma.
c.-
Laguna de lodos: Cuando la tipografía y el coste de los terrenos lo
permita, se envía el agua a estanques poco profundos, en los que se
consume la materia orgánica por algas gracias al proceso de fotosíntesis.
d.-
Tratamiento anaeróbico del agua: Se utiliza frecuentemente una variante
de la fosa Imhoff, o fosa de doble etapa. En ella se produce una
fermentación metánica y un elevado consumo de materia orgánica por
microorganismos presentes en el agua y en ausencia de aire.
e.-
Fosas sépticas: La fosa séptica permite la disgregación de todas las
materias sólidas biodegradables y la fermentación anaeróbica de las
aguas de desecho. Presentan problemas por la elevada producción de
amoniaco y los malos olores que son frecuentes.
Tratamientos físico-químicos
a.-
La floculación: La adición de agentes floculantes orgánicos e inorgánicos,
permite la aglomeración en flóculos decantables de las pequeñas partículas
de materias en suspensión y materias coloidales y la correspondiente
decantación de las mismas.
Se
utilizan sales de hierro, aluminio o cal con aguas de desecho que tengan
concentraciones del orden de un decigramo/litro. Se utilizan
polielectrolitos naturales, (alginatos) o de síntesis para
concentraciones del orden de 1 mg/l.
b.-
La flotación y la electroflotación: Estos procedimientos consisten en
hacer subir a la superficie del agua las materias en suspensión por
medio de burbujas de gas,
como el caso de los lodos activados, aunque con menor turbulencia que en
aquel caso. Si utilizamos electrodos se produce un desprendimiento de
hidrógeno en el cátodo o de oxígeno en el ánodo.
Es
un procedimiento de indudables ventajas, pero muy costoso por el elevado
consumo de energía.
Después
de esta somera revisión de algunas de las técnicas más al uso
pasaremos a describir los procesos que se desarrollan en nuestro
sistema.
Tratamientos biológicos en la
depuración de aguas residuales
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Definición y Objetivos
Son
los procesos biológicos llevados a cabo en las aguas residuales por una
o varias comunidades de microorganismos vivos, comunmente bacterias, en
presencia o ausencia de oxígeno disuelto.
Los
objetivos que persigue el tratamiento biológico del agua residual son:
la coagulación y eliminación de los sólidos disueltos y en suspensión
no sedimentables, principalmente orgánicos y la estabilización de esta
materia orgánica.
El
esquema generalizado de una célula bacteriana en su estructura
unicelular es similar a la mayoría de las células vivientes.
En
este caso, el carbono lo adquiere de la materia orgánica que llevan las
aguas a tratar, y la energía de la oxidación o fermentación que
experimenta dicha materia orgánica.
Estas
células se reproducen normalmente por escisión binaria.
Clases de procesos biológicos
Los
de uso común, para el fin anteriormente apuntado, se clasifica en:
Aerobios : Son realizados por microorganismos vivos, cuyo metabolismo
tiene lugar en presencia de oxígeno disuelto. Los productos finales son
principalmente CO2 y
H2O, con desprendimiento de energía, en parte empleada en la
formación de nuevos microorganismos, de gran importancia en este
proceso para las reacciones de síntesis.
Anaerobios : Son realizados por microorganismos cuyo metabolismo se
realiza en ausencia de oxígeno, pudiendo verse gravemente afectados por
la presencia de este elemento.
Los
productos finales mayoritariamente son CH4 y CO2.
Las reacciones de síntesis se realizan con poca extensión lo que
obliga a utilizar sistemas de retención de microorganismos.
Facultativos: Los microorganismos responsables de estos procesos
(organismos facultativos) son indiferentes a la presencia de oxígeno
disuelto.
Según
se lleva a cabo el tratamiento biológico bajo condiciones aerobias o
anaerobias, el proceso se conoce también como digestión aerobia o
anaeróbica.
Medida de la biodegradabilidad
La
materia orgánica biodegradable se mide en términos de la DBO (Demanda
Biológica de Oxígeno), y la materia orgánica total por la DQO
(Demanda Química de Oxígeno).
D.B.O. Su determinación indica cantidad de oxígeno disuelto requerido por
microorganismos vivos, existentes en el medio natural: río, lago, etc,
para la utilización o destrucción de la materia orgánica por oxidación
bioquímica.
La
estabilización biológica total de un agua residual puede durar largo
tiempo. En la práctica se ha aceptado como referencia la DBO a los 5 días
de tratamiento (DBO5).
D.Q.O. Cantidad de oxígeno que corresponde a la materia orgánica total de una
muestra, que es susceptible de oxidarse por un producto químico
altamente oxidante en un medio ácido.
El
dicromato potásico es el oxidante apropiado para este fin. En los
siguientes apartados desarrollaremos el proceso de digestión anaeróbica
para aquellas aguas cuya relación entre la DBO y la DQO sea > de
0,35, es decir, aguas con alta biodegradabilidad.
Digestión anaerobia
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Descripción del proceso
En
el proceso de digestión anaerobia, la materia orgánica contenida en el
fango o agua residual es transformada en los gases metano y bióxido de
carbono. Este proceso biológico natural es realizado por grupos o
comunidades de bacterias en recipientes cerrados (reactores).
El
gas producido puede ser recogido y utilizado como combustible. El fango
final, estabilizado, que se extrae no es putrescible, y su contenido en
organismos patógenos es nulo o muy bajo.
Esta
conversión biológica del sustrato complejo, en el que se encuentra
materia orgánica en suspensión o disuelta, se realiza a través de una
serie de reacciones bioquímicas que transcurren tanto consecutiva como
simultáneamente, y cuyo proceso podemos dividir en tres etapas: hidrólisis
y fermentación acetogénica y, finalmente, la metanogénica.
Hidrólisis y descripción
Durante
esta fase se verifica la hidrólisis (licuefacción) y posteriormente
fermentación de las sustancias orgánicas de elevado peso molecular,
tales como lípidos, proteínas e hidratos de carbono, que se encuentran
en suspensión o disueltas.
Estas sustancias quedan transformadas y
reducidas a otros compuestos orgánicos de cadena molecular más corta,
principalmente en ácidos grasos volátiles y gases CO2 y H2.
Por
ejemplo, si partiésemos de polisacáridos, el proceso sería:
Polisacáridos
Glucosa Ácidos grasos Gas
Una de las reacciones que
se darían en este caso típico sería:
CeH12O6 = = = =CH3 =
= = = CH2 = = = = CH2 = = = =
COOH + 2CO2 +
H2
Glucosa
= = = = Ácido butírico + Bióxido de carbono + Hidrógeno
Este
metabolismo anaerobio lo realizan bacterias de crecimiento rápido
(formadas de ácidos), que fermentan la glucosa para producir los
mencionados ácidos. El pH de la operación suele ser inferior a 7.
Fase acetogénica
En
esta etapa unas bacterias llamadas acetogénicas convierten las moléculas
orgánicas de pequeño tamaño y los ácidos grasos volátiles en ácido
acético e hidrógeno.
La
reacción sería, siguiendo el ejemplo anterior:
CH9 ==== CH2 ==== CH2 ==== COOH + 2H2O ==== "CH3COOH + 2H2
Acido
butírico + agua ==== Acido acético + hidrógeno
Fase metanogénica
En
esta última etapa, las bacterias metanogénicas (anaerobias estrictas)
son esenciales para este tipo de digestión, por ser los únicos
microorganismos que pueden catabolizar anaerobiamente el ácido acético
e hidrógeno para dar productos gaseosos en ausencia de energía
lumínica y oxígeno.
Para
un óptimo trabajo, el elemento acuoso circulante debe tener un pH entre
6,6 y 7,6.
Continuando
con el anterior ejemplo, se verificarían las reacciones finales
siguientes:
1º CH3 = = = =
COOH =
= = = CO2 + CH4
(Acido
acético + bacterias acetoclastas = = = = bióxido de carbono + metano)
2º CO2 + 4H2 = = = =
2H2O + CH4
(Bióxido
de carbono + Hidrógeno = = = = agua + metano)
La
temperatura es un factor muy importante para que se verifiquen éstas
transformaciones metabólicas.
Para
mantener un sistema de tratamiento anaeróbio que estabilice
correctamente el residuo orgánico, deben hallarse en estado de
equilibrio dinámico los microorganismos formadores de ácidos y metano,
es decir, las reacciones deben producirse continua y sucesivamente, ya
que el funcionamiento anormal de una de ellas, dará lugar al mal
funcionamiento global del proceso.
Muchos
microorganismos metanogénicos son similares a los encontrados en el estómago
de los animales rumiantes. Se considera que una de las reservas
mundiales de gas natural tiene su origen en la actividad metabólica de
estas bacterias.
Parámetros de operaciones y control en los procesos anaerobios
Para
un buen control, seguimiento y optimización anaerobio es necesario
tener en cuenta los siguientes parámetros:
Parámetros
de operación
-
Fase de arranque
-
Carga orgánica
-
Velocidad de carga orgánica
-
Toxicidad
-
Temperatura
-
Velocidad volumétrica de flujo
-
Tiempo hidráulico de residencia
-
Nutrientes
-
Producción de fangos
Parámetros
de control
-
Concentración de ácidos volátiles
-
Alcalinidad y pH
-
Sólidos suspendidos, volátiles y totales
-
Producción de metano y gas total
Tipo
de reactores anaerobios
Los
reactores anaerobios más conocidos se diferencian principalmente
atendiendo a la forma en que los microorganismos son retenidos en el
interior del reactor. Los más conocidos son:
-
Sistema de Contacto de fangos.
-
Sistema de Lecho de fangos o lecho suspendido.
-
Sistema de lecho fijo o filtro
-.Sistema
de lecho extendido y fluidizad
Sistema de contacto de fangos
En
este tipo de digestor hay una separación externa de los microorganismos
y fango, que vuelven de nuevo al reactor por recirculación. Este
proceso está especialmente indicado para el tratamiento de aguas
residuales con elevada cantidad de sólidos lentamente digeribles y que
sedimentan con facilidad.
La
velocidad de carga suele ser de 1 a 6 KgrDQO/m3/día,
con tiempo de residencia en el digestor superior a un día. Por este
motivo, los reactores son voluminosos.
La
ventaja de este sistema de contacto es la facilidad de poder
separar la distintas fases del proceso, admitiendo la posibilidad de
poder intercalar otros pasos tecnológicos.
También
es de destacar su gran estabilidad.
Sistema de lechos de fangos o lecho suspendido
La
tecnología UASE (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) se inició hace menos
de diez años y está basada en la acumulación de microorganismos en un
reactor, cuyas características de sedimentación impidan su arrastre
fuera del mismo.
Otras
dos propiedades esenciales reúne este tipo de reactor por una parte, un
dispositivo de separación gas-líquido-sólido, por medio de campanas
colectoras situadas en su parte alta, mediante la cual se consigue la
sedimentación de los flóculos de pequeño tamaño que ascienden
adheridos a las burbujas de gas. La segunda, el disponer de un sistema
de introducción y distribución uniforme del influente (aguas de
entrada), en la base del reactor.
Las
concentraciones de biomasa van desde 60 g. de sólidos totales por
litro, en el fondo,hasta 10 g/litro cerca de la salida.
En
condiciones normales de trabajo actuando un solo digestor, el pH debe
mantenerse en la zona de 6,5-7,8; la temperatura debe estar entre 38 y
40 C.
Debido
a la gran concentración de lodos dentro del reactor, pueden conseguirse
velocidades de carga orgánica de 5-30 kgDQO por m3
y día
y tiempos de residencia entre 0,2-2 días.
Esta
última es la principal ventaja de este tipo de digestor, ya que con un
poco volumen consigue una gran efectividad.
Sistema de lecho fijo o filtro
Este
tipo de reactor ha sido desarrollado muy recientemente, por lo que las
realizaciones a escala industrial son relativamente escasas. El proceso
biológico en este digestor lo realiza la biomasa metanogénica que está
retenida en el interior del reactor, mediante la adhesión en forma de
biopelícula en los interstícios de un soporte inerte, que rellena el
digestor y a través del cual se hace pasar el agua residual a depurar.
Este
relleno puede ser desordenado o canalizado: Reactor Anaerobio de Película
Fina (RAPF), y desordenado: Filtro Anaerobio (FA).
El
primero opera comunmente con flujo descendente, facilitando la
transparencia de la materia el gas producido, al circular en
contracorriente con el agua residual a depurar. El FA opera con flujo
ascendente.
Por
la constitución de estos digestores tiene una influencia primordial el
RELLENO (tipo, material, etc) sobre el rendimiento del reactor. La etapa
más difícil y lenta es la puesta en marcha del mismo. Las ventajas al
elegir este tipo de reactor son: la tolerancia que presenta frente a
amplias variaciones de la carga orgánica aplicada (1-15 kgDQO/m3/día) y el relativo corto tiempo de residencia (de 1 a 3 días).
Sistema de lecho expandido y fluidizado
Este
tipo de reactor ha sido desarrollado al comprobar que las películas
adheridas estáticas permiten una acumulación de biomasa por unidad de
volumen de diez veces superior a las conseguidas en sistemas microbianos
suspendidos.
Tomando
lo anterior como base se llegó a este proceso, ya que con él se logra
que los microorganismos se adhieran sobre pequeñas partículas inertes,
con un flujo ascensorial con velocidad suficientemente elevada para
provocar la expansión y fluidización del mismo, de forma que eliminen
los peligros de oclusiones. Para conseguir estas velocidades de flujo es
necesario recircular parte del efluente. En este tipo de lechos fluidizados
la expansión puede llegar al 100 por 100.
Factores
muy importantes a tener en cuenta en este sistema son la elección del soporte
para los microorganismos, así como el conseguir una buena
distribución del fluido. En estos digestores, la mayor parte de la
biomasa (80-100 por 100) se encuentra adherida, siendo muy pequeña la
fracción de biomasa suspendida libremente.
Los
resultados experimentales de este proceso aportan las desventajas de
mayor coste de energía (recirculación) y las mejoras:
-
Capacidad de tratamiento superior a 50 kgDQO/m3/día, con tiempos hidráulicos de residencia de menor de
cinco horas.
-
Seguridad en su trabajo, una vez logrado crecimiento estable de la
biomasa.
-
Se reactiva fácilmente después de paradas frecuentes, aunque éstas
sean largas
En
la digestión anaerobia de una fase se emplea unicamente un reactor,
donde se efectúan simultáneamente: mezcla íntima del influente con
todos los grupos de microorganismos, mediante bombeo, circulación o
recirculación de fluidos; reacciones bioquímicas de la digestión y
sus consecuencias de formación de distintos gases; espesamiento de
fangos y formación del sobrenadante clarificado o efluente.
Al
aplicar este proceso simple, a principios de los años setenta, a
residuos sólidos suspendidos y aguas residuales con elevada carga orgánica
de carbohidratos, lípidos y proteínas se observó frecuente
inestabilidad global en la depuración, debido al desiquilibrio entre la
síntesis de los ácidos grasos volátiles (AGV) y degradación
posterior. Por esta causa se planteó el tratamiento de este tipo de
influente en dos fases o etapas.
El
proceso de dos fases produce dos grupos de reacciones en dos digestores
instalados en serie. Esta depuración requiere, por tanto, la colaboración
de dos tipos o grupos distintos de microorganismos:
-
Hidrolíticos y formadores de AGV, en el primer reactor.
-
Acetogénicos y metanogénicos, en el segundo.
El
éxito de este tratamiento comienza con una adecuada separación de
estos dos grupos de bacterias, bien por diálisis, inhibición selectiva
o por ajustes de velocidad de dilución, actuando con ello sobre el
control cinético del crecimiento de las bacterias de dichos grupos. El
progresivo afianzamiento de la separación se conseguirá a lo largo del
funcionamiento, debido a la propia selección bacteriana que se realizará
en cada uno de los reactores, con distintos medios trabajando con el
Tiempo Hidraúlico de Residencia (THR) adecuado.
Las
ventajas que aporta este proceso de dos fases, comparándole con el de
una sola, podemos resumir en:
-
El primer reactor actuará de amortiguador a la llegada de algún golpe
de carga del influente, aportando gran seguridad y estabilidad al
sistema; también este reactor eliminará el oxígeno disuelto del
influente, por lo que la eficacia en el segundo reactor será óptima.
-
Permite conseguir un biogás de mayor riqueza en metano, lo que
repercute en el balance económico.
-
Puede conseguirse un aumento cinético de la hidrólisis por agitación
en el primer reactor, y evitar la pérdida de microorganismos de esta
primera etapa intercalando un decantador y bomba, para retornar éstos a
su origen.
Resumiendo
este sistema admite una mayor flexibilidad en variaciones de carga, pH y
temperatura, a la vez que ofrece mayores facilidades en la actuación,
seguimiento y control del proceso.
Industrias en las que se
emplea o es recomendable aplicar la depuración anaerobia a
sus aguas residuales
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Los
procesos anaerobios, inicialmente, hace unos diez años, encontraron su
aplicación en tratamientos de aguas residuales, de la industria de la
alimentación y en los residuos agroganaderos.
Actualmente
se puede aplicar a la totalidad de aguas residuales cargadas con materia
orgánica.
Por
orden cronológico de aplicación, podemos clasificar la industria en
tres sectores:
-
Sector ganadero.
-
Alimentación.
-
No alimenticio.
Sector ganadero
Dentro
de este sector se aplica esta depuración, preferentemente en los
residuos líquidos de las explotaciones de ganado vacuno y porcino. La
fracción, llamemos la líquida (aprox. 50 por 100) de estos residuos,
formada por sólidos orgánicos e inorgánicos disueltos o en suspensión,
es especialmente apta para su digestión anaerobia, ya que en ella se
encuentra el conjunto de bacterias necesarias para transformar prácticamente
la totalidad de la materia orgánica que lleva en biogás y del cual el
65% es metano.
Con
este tratamiento se consigue:
-
Eliminar el poder contaminante del residuo en un 70%.
-
Producir biogás suficiente (0,7 m3/kg de sólidos volátiles anulados), para autoabastecerse energéticamente
la instalación y explotación.
-
Los residuos finales pueden ser usados como fertilizantes por su
contenido en nitrógeno, fósforo y potasio.
En
este ramo, el tratamiento anaerobio es adecuado para vertidos industriales
fácilmente fermentables, como los procedentes de las fábricas,
conserveras de legumbres y cervecerías.
Recientemente, ya en los años 80, en planta piloto y alguna en plan
industrial, se tratan aguas residuales de fábricas: lecheras, industria
de la patata, zumos concentrados y alcohol. Los rendimientos de depuración
en estos tratamientos son superiores al 90%, tanto en la reducción de la
DQO como en la DBO5.
La
producción de biogás está entre 0,3 y 0,5 m3/kgDQO eliminada.
Industria no alimenticia
La
tecnología anaerobia en este tipo de industria se encuentra en sus
comienzos. Se ha iniciado estos tratamientos a escala industrial, con
aguas residuales con fuertes cargas orgánicas, procedentes de
fabricaciones de productos derivados de la madera, tales como:
-
Industria papelera
-
Tenería
-
Fabricación de tableros
El
contenido orgánico de estas aguas, tanto soluble, coloidal y decantable,
procede, principalmente, de los componentes naturales de la madera,
extraidos por agua caliente o vapor a presión y por digestión o disolución
realizadas por productos químicos. En planta piloto industrial se están
desarrollando experiencias positivas con las aguas residuales procedentes
de la obtención de explosivos, clorofenoles, furfural, celulosa al
sulfito, siderurgia y otras.
En
piloto de laboratorios se hacen tratamientos de las aguas residuales de la
industria farmacéutica, química alcalina, aromática, ácidos grasos y
otros de tipo orgánico y algunos más.
Los
resultados de reducción de la polución en las aguas de industrias no
alimenticias varían del 40 al 90% en la DQO y superiores a éstos en la
DBO5.
Factores económicos en los procesos anaerobios
Al
contemplar estos procesos como un medio de descontaminación ambiental, se
ha de tratar de encontrar la alternativa más adecuada a cada problema, de
forma que permita obtener algunos beneficios, con el fin de recuperar la
inversión en un plazo de tiempo lo más corto posible.
En
una primera etapa deben hacerse los análisis de las aguas residuales a
tratar, así como el de los efluentes, resultado de los ensayos en plantas
piloto. Esto nos dará orientaciones sobre la posible viabilidad económica
del proceso.
Al
elaborar el estudio económico deben considerarse los factores:
Previos
a la inversión
-
Ubicación, y dentro de éste:
Captación
y vertido de aguas, topografía del terreno, espacio disponible,
construcción necesaria y requerimientos legales del vertido.
-
Pre-tratamientos del agua residual, si fuesen necesarios.
-
Tipo y cálculo del tamaño del Digestor o digestores. Carga
en DQO o DBO5,
sólidos volátiles producidos, volumen de metano/día previsto, volumen
del fango, porcentaje de estabilización.
Presupuesto
de inversión
-
Coste de los principales equipos de la instalación.
-
Coste de los equipos auxiliares e instrumentación.
-
Contratos, coste del montaje y puesta en marcha de la Planta.
-
Ingeniería, patentes y seguros, imprevistos.
Coste
de explotación
-
Gastos fijos: amortización, mantenimiento, administrativos.
-
Gastos variables o de operación: electricidad, nutrientes y otros
productos, mano de obra.
Economía-Ingresos
-
Beneficios obtenidos por utilización del biogás.
-
Beneficios empleo subproductos y efluentes.
-
Reducción de impuestos por mejoras. Canon de vertidos y energía.
Rentabilidad
Estos
tipos de plantas se consideran rentables cuando el retorno del capital
invertido sea < 6 años. Para su cálculo hay que considerar los puntos
anterior, teniendo en cuenta que:
-
Cada kgr. de la DQO eliminada produce 0,35 m3 de CH4
= 3.600
kcal.
-
El ahorro de energía al usar este gas pueda estar premiado por la
Administración, así como las reducciones de la DBO5
repercuten en la reducción de impuestos por Canon de vertido.
Datos
sobre coste medio de la inversión
Según
el tipo de Digestor, variará el volumen de éste para conseguir volúmenes
de biogás equivalentes; la inversión, por tanto, será variable.
Los
de contacto son mayores que los de lecho.
Estos
digestores están construidos en acero o poliéster reforzado con fibra de
vidrio, material más barato en la CEE que el hormigón. Hay que tener en
cuenta este factor en España, a la hora de proyectar estas instalaciones.
Resultados comparativos entre los
procesos biológicos aerobicos y anaerobicos | A Contenidos
Hasta
fechas recientes, los tratamientos aerobios han sido los procesos
industriales de depuración realizados a gran escala.
A
partir de la década pasada se están imponiendo los procesos anaerobios,
principalmente en depuradoras de aguas residuales cuya DBO5
supera
los 1500 p.p.m, porque este tratamiento ofrece sobre el aerobio más
resultados positivos que negativos.
Ventajas del tratamiento anaerobio
Producción
de energía
Por
la acción de las bacterias metanogénicas, gran parte del contenido orgánico
de las aguas se transforma en gas metano; teóricamente 1 Kg. de la DQO
eliminada produce 350 l. de metano. Este combustible posee un elevado
poder energético utilizable.
La
depuración aerobia, por el contrario, precisa grandes cantidades de aire
(O2), que deben ser suministradas por aireadores o compresores,
con el consiguiente consumo energético.
Producción
de fangos
Por
quedar convertida la mayor parte de la materia orgánica, en el proceso
anaerobio, en biogás, el sólido restante queda bien estabilizado y
utilizable previa deshidratación.
Los
fangos producidos en el tratamiento aerobio son de 5 a 10 veces superiores
en cantidad a los anaerobios, y debido a la gran producción de materia
orgánica celular degradable que contienen (por verificarse en éstos una
mayor síntesis celular), además de deshidratarlos deben incinerarse para
evitar polución.
Dimensiones
La
superficie y volúmenes que se requieren para el sistema aerobio son
considerablemente mayores que para el proceso anaerobio, para conseguir
parecidos efectos depuradores, por lo que es menor la inversión en éste
último proceso.
Proceso
exterior
Por
verificarse en ambientes cerrados, la producción de malos olores es baja
en el proceso anaerobio, comparado con los olores desagradables que se
desprenden en el sistema aerobio, el cual se realiza siempre en espacios
abiertos.
Estabilidad
del proceso
El
proceso anaerobio presenta una mayor estabilidad y facilidad para el
arranque, después de largas o cortas paradas, así como un menor aporte
de nutrientes por ser menor su síntesis celular.
Inconvenientes del proceso anaerobio
Puesta
en marcha
Debido
a la baja velocidad de crecimiento de los microorganismos, en el proceso
anaerobio la puesta en marcha de este tratamiento es más lenta que en el
aerobio.
Temperatura
El
tratamiento anaerobio requiere temperaturas de, al menos, 35 C, para que
la actividad de las bacterias sea óptima. Este consumo de energía,
cuando las aguas residuales no vengan calientes, puede ser autoabastecido
por el biogás producido.
Conclusiones
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Medio
ambiente, ingeniería y empleo
Se
puede afirmar que actualmente los procesos anaerobios para la depuración
de vertidos líquidos se ha consolidado, ofreciendo estos tratamientos un
medio eficaz en la lucha para la mejora del medio ambiente.
Esta
nueva ingeniería se introduce en el campo de energías alternativas al
aportar al proceso biogás con alto poder energético y residuos sólidos
utilizables.
Consecuentemente,
esta ingeniería requiere el empleo de personal técnico especializado,
tanto en la elaboración de la maquinaria como en la explotación y
control del proceso.
Futuro
El
mayor conocimiento del proceso, junto con los diferentes tipos de
reactores de alta carga desarrollados recientemente, y la introducción de
nuevos instrumentos para la medida de los parámetros operativos, permitirá
una mayor eficacia en el control del tratamiento. Por otra parte, existe
la posibilidad de poder automatizar y estabilizar el sistema, al
introducir tratamiento informático de datos de operación, seguimiento y
control del proceso mediante ordenadores. Todo ello contribuye a
garantizar la expansión y futuro de esta recién creada ingeniería
sanitaria.
Depuradora por lagunaje
El
lagunaje, un sistema de depuración de aguas residuales, basado en las
reacciones biológicas provocadas por diversos microorganismos, que a su
efectividad en la eliminación de gérmenes patógenos, añade la
posibilidad de reutilización de las aguas para riego y el bajo coste de
instalación y mantenimiento.
Aunque
el principal objetivo del lagunaje es evitar la contaminación del agua,
permite de forma secundaria aprovecharla para regadío. Este sistema,
también conocido como lagunas de estabilización, consiste en
dejar reposar el agua residual en lagunas artifíciales al aire libre y
esperar a que, mediante la acción de microorganismos (que de forma
natural aparecen en el agua encharcada) el agua se depure.
El
agua pasa de unas a otras lagunas de distintas profundidades. En general,
las primeras lagunas, más profundas, son anaerobias, donde se producen
reacciones como formación de ácidos y fermentación metánica. En cambio
las últimas son poco profundas y aerobias, produciéndose en ellas
reacciones de oxidación y fotosíntesis. Pueden también existir medias,
de profundidad mediana, donde se generan tanto reacciones anaerobias como
aerobias. Todo el proceso puede tardar, por término medio, unos veinte días.
La efectividad de este sistema es semejante al de una depuradora
convencional, e incluso mejor en lo que respecta a la eliminación de gérmenes
patógenos, que desaparecen en un 99%.
La principal ventaja del lagunaje es su bajo coste, si en
una depuradora convencional cuesta de 0,09 a 0,12 céntimos de euro,
depurar un metro cúbico de agua, mediante el lagunaje el precio es sólo
de 0,01céntimos de euro.
El
lagunaje tiene, sin embargo, un inconveniente: se requieren grandes
superficies de terreno, -media hectárea por cada mil habitantes- por lo
que es difícilmente aplicable a las grandes urbes. En cambio, es
perfectamente válido en los núcleos rurales e incluso en ciudades
medianas.
