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Lechos bacterianos: una tecnología robusta, pero un tanto olvidada

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  • Lechos bacterianos: tecnología robusta, pero tanto olvidada

Sobre el blog

Juan José Salas
MÉDICO DEL AGUA y DOCTOR EN QUÍMICA. Director de Servicios Tecnológicos de la Fundación CENTA. 36 años de experiencia en el tratamiento de las aguas residuales, especialmente de los vertidos generados en las pequeñas aglomeraciones urbanas.
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La tecnología de tratamiento de las aguas residuales conocida como Lechos Bacterianos, o Filtros Percoladores, se fundamenta en hacer pasar, en sentido descendente, las aguas a tratar a través de un relleno, sobre el que se desarrolla una biopelícula, que acoge a los organismos responsables de los procesos de depuración.

Si recuerdan lo que comentamos en el post titulado el Gran Banquete, para la depuración aerobia de las aguas residuales es preciso combinar, en las debidas proporciones, tres ingredientes básicos: las propias aguas residuales (alimento), bacterias (comensales) y aire (oxígeno).

En este caso, el alimento entra por la parte superior del lecho, los comensales se van fijando al material de relleno y, para conseguir el aire necesario, en la parte inferior del lecho se abren unas ventanas que permiten su aireación mediante un efecto chimenea.


Esquema de un Lecho Bacteriano.

En el diagrama de flujo clásico de este tipo de tecnología, las aguas residuales tras ser sometida a una etapa de Pretratamiento, pasan por un Tratamiento Primario, antes de ser enviadas a la parte superior del lecho.


Diagrama de flujo clásico de la tecnología de Lechos Bacterianos.

Las aguas tratadas, junto con fragmentos de la biopelícula que se va desprendiendo del relleno, pasan por una etapa final de decantación, de la que salen las aguas ya tratadas.

Para hablar en profundidad de los Lechos Bacterianos, tenemos hoy el privilegio de contar con Juan García Ganuza, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, y toda una referencia en la materia, ya que ha dedicado más de 25 años  de su trayectoria profesional al diseño, construcción y explotación de este tipo de tratamiento, en la empresa pública NILSA, donde fue Director Técnico hasta el año 2015. Actualmente es asesor en la empresa 2GP.

Médico de Agua (MdA).- Juan, si hacemos un poco de historia, los Lechos Bacterianos son una tecnología más antigua que la de Lodos Activados, ¿no es así?

Juan García (JG).- Está aceptado que es así y, aunque inicialmente hubo muchas experiencias de depuración utilizando lechos de arena, grava o incluso suelo, no es hasta el año 1891 que se tiene referencia de la construcción del primer Lecho Bacteriano con distribución hidráulica fija en Massachusetts.

En 1940, el 60% de las plantas de tratamiento en Estados Unidos trabajaban con Lechos Bacterianos.

En 1946 se publica la primera fórmula para el diseño de Lechos Bacterianos por parte del National Research Council (NRC) y, es a mediados de los 60, cuando se empiezan a ver estudios sobre la cinética y el comportamiento de diferentes rellenos, de lo que ahora conocemos como Lechos Bacterianos, o Filtros Percoladores.

No obstante, en mi opinión, es alrededor de la década de los 80 cuando se da un gran impulso a esta tecnología, con el estudio del comportamiento de los lechos con diferentes niveles de riego y la introducción de los distribuidores rotativos motorizados.

(MDA).- ¿A España cuando llegan?

(JG).- No se puede saber exactamente. Desde muy temprano, en pequeñas poblaciones, se instalaban unos supuestos Lechos bacterianos, prefabricados o ejecutados “in situ”, que complementaban a algunas fosas sépticas y. que debido a lo rudimentario del sistema de distribución, el nivel de depuración era muy limitado. Era frecuente ver estos lechos de grava dimensionados muy ampliamente respecto a la carga orgánica, pero si observabas la distribución del agua de entrada, te percatabas de que solamente se mojaba un 5 o 10% del lecho. Básicamente, el problema radicaba en distribuir una pequeña cantidad de agua en una gran superficie sin disponer de un sistema de bombeo para recirculación.

Se empezaron a utilizar, de forma muy puntual, dispositivos que corregían este problema, como las cubetas basculantes, que aún hoy en día se emplean y que consiguen rendimientos del 80% y del 90% con una decantación posterior. El motivo de la no generalización de estos sistemas para poblaciones pequeñas, lo achaco a la falta de interés económico de las empresas especializadas en agua y a la ausencia de una oferta activa de estos elementos.

El motivo de la no generalización de estos sistemas para poblaciones pequeñas, lo achaco a la falta de interés económico de las empresas especializadas en agua y a la ausencia de una oferta activa de estos elementos.

En cuanto a los Lechos Bacterianos, ya como tratamientos biológicos completos en depuradoras de cierto tamaño, no es hasta los alrededores de 1980, cuando en España empezamos a oír sobre ellos y a considerarlos como una verdadera solución sencilla y fiable para cierto tamaño de poblaciones.


Depuradora de Urrobi (Navarra) para 630 habitantes equivalentes (Fuente: JG)

(MdA).-  ¿Cuáles serían sus principales ventajas en comparación con los sistemas de Lodos Activados?

(JG).- La principal ventaja es la sencillez de operación y que es un sistema que utiliza elementos muy estandarizados y fáciles de conseguir, lo que te independiza de los vendedores de equipos, que a veces tienen tendencia a sobreactuar.

Se puede decir, que prácticamente una bomba y un distribuidor hidráulico son todos los equipos electromecánicos que se necesitan para una depuradora de este tipo.

Una bomba y un repartidor hidráulico son todos los equipos electromecánicos que precisan este tipo de depuradoras 

Hay otras ventajas como el reducido consumo energético y la capacidad de asumir caudales mucho más altos, en caso de lluvia, sin afectar a la calidad del agua de salida, como sí ocurre en el caso de los Lodos Activados.

Se debe de tener en cuenta, que las redes separativas perfectas no existen y que en el caso de poblaciones pequeñas, la mínima entrada de agua multiplica el caudal de agua residual en varias veces. El rendimiento de los Lechos Bacterianos se reduce cuando les llega el agua de los colectores diluida por la lluvia, pero la calidad del agua tratada tiende a mantenerse gracias al efecto de la dilución.

Otra ventaja del Lecho Bacteriano frente a los Lodos Activados, es que el primero es un reactor de flujo pistón y cada nivel de relleno, desde arriba hacia abajo, se va adaptando a las características del agua que lo atraviesa. Es por eso que es más efectivo y robusto que un reactor de mezcla completa a las puntas de carga o sustancias toxicas.

(MdA).- ¿Y sus principales desventajas?

(JG).- Hay una desventaja importante y es uno de los motivos por los que los Lechos Bacterianos no se han generalizado. Una vez que un Lecho Bacteriano está construido, no existen apenas variables que puedas modificar si el dimensionamiento resulta escaso. Así como en los Lodos Activados puedes modificar la concentración del licor mezcla y en consecuencia aumentar la edad del fango y el nivel de depuración, no existe en los Lechos Bacterianos nada similar que sea efectivo.

El diseño de los Lechos Bacterianos no debe ser cicatero, ya que el riesgo de fracasar es real.

En el diseño de los Lechos Bacterianos no se debe ser cicatero

Una bomba o un distribuidor se pueden cambiar, incluso el relleno, pero es más difícil ampliar el volumen del lecho. Realmente este tema no debería ser un problema, ya que se puede demostrar que la inversión que requiere un lecho de doble volumen de relleno solo encarece el coste de la depuradora en aproximadamente un 20%.

Otros inconvenientes destacados son el mayor espacio que necesita, así como una mayor inversión inicial con respecto a una depuradora de Lodos Activados.

(MdA).- Uno de los inconvenientes que se le achaca al empleo de los Lechos Bacterianos es que los lodos en exceso están sin estabilizar ¿cómo lo solventamos?

(JG).- Si comparamos dos tratamientos convencionales, uno de Lodos Activados y otro de Lechos Bacterianos con una calidad de salida de agua depurada cercana a los 25 mg/l de DBO5, el Lecho Bacteriano genera alrededor de un 25% menos de lodo, medido como materia seca. Esto es debido a que la cadena trófica de los lechos es mucho más amplia, ya que va desde las bacterias a los moluscos pasando por protozoos, gusanos insectos, etc. Cada paso en la cadena trófica supone una nueva reducción de fango que se suma ala anterior y provoca un descenso importante de la cantidad del lodo final.

Esta cadena de reducción de la cantidad de lodo producido, también supone un incremento de la estabilización del fango. No es infrecuente encontrar fracciones volátiles cercanas al 50% en lodos procedentes de Lechos Bacterianos. Se puede afirmar, que en Lechos Bacterianos de baja carga, los lodos en exceso presentan un nivel de estabilización superior a los de un Lodo Activado convencional.

Quizás tu pregunta se refiera más a la comparación de los Lechos Bacterianos con Lodos Activados de Aireación Extendida, en los que no se dispone de decantación primaria y, en consecuencia, los lodos primarios también sufren una cierta estabilización. Originalmente se consideraba que los lodos procedentes de las Aireaciones Extendidas ya estaban estabilizados, pero realmente no se puede hablar categóricamente de estabilización, sino de nivel de estabilización.

(MdA).- ¿Y qué hacemos con lodos en depuradoras de pequeño tamaño?

(JG).- En depuradoras pequeñas no tiene sentido disponer de un sistema de estabilización de lodos, para alcanzar un nivel apropiado para la utilización posterior. Mi propuesta sería que el lodo sea espesado, almacenado en la planta, e inmediatamente transportado a otra de mayor tamaño, que posea preferiblemente digestión anaerobia de lodos con generación y aprovechamiento de biogás.

Generalmente, el volumen almacenado no debería superar los 20 m3 y ser trasladado inmediatamente a la planta de destino. Ese es el volumen típico de los camiones cisterna. Adoptando este sistema de gestión, interesa que el lodo sea lo más fresco posible para no reducir su capacidad de generación de biogás.


Camión cisterna para el transporte de lodos.

También en este caso, tiene sentido disponer de decantación primaria para reducir la carga orgánica que pasa a la depuración biológica y en consecuencia reducir el consumo energético. 

Con esta gestión propuesta, las emisiones de gases de efecto invernadero de la planta se reducirán fuertemente, mediante dos vías: reducción del consumo energético y de la generación del metano, que se produce durante el almacenamiento prolongado del fango. Si no de hace de esta forma y el almacenamiento se prolonga en el tiempo, existe el problema del retorno del sobrenadante que genera una fuerte sobrecarga carga a la planta, principalmente de nitrógeno amoniacal y fosfato.

Muchas gracias Juan, lo dejamos aquí por ahora. En la próxima entrega hablaremos de: los rangos poblacionales de aplicación de esta tecnología, de los tipos de rellenos, del diseño de los Lechos Bacterianos, de la importancia de un correcto reparto de las aguas a tratar, de la recirculación, de la eliminación de nitrógeno y de sus costes.

P.D.1.- La foto de la  portada corresponde a la PTAR de Sucre (Bolivia).

P.D.2.-  Estimado lector, su “pinchazo” en el corazón azul de cabecera, me motivará para sacar en breve la segunda parte del post. ¡GRACIAS!

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