La naturaleza es recreada en una planta de tratamiento de agua convencional. Es decir, el proceso que se desarrolla en la naturaleza para eliminar los contaminantes, es el mismo que se produce en una EDAR: las bacterias. Dentro del tratamiento que se lleva a cabo en la EDAR, en primera instancia se lleva a cabo un filtrado de sustancias de forma preliminar. Este filtrado se aplica sobre sustancias de un tamaño determinado y, posteriormente, sobre sustancias de menores dimensiones. A continuación, tras el filtrado, el tratamiento biológico ocupa la siguiente fase.
En el tratamiento de agua, los microorganismos son concebidos de forma negativa. A pesar de que no disponen de buena consideración, en ocasiones pueden resultar positivos para el proceso de tratamiento de aguas residuales. El motivo de este cambio es que determinados microorganismos tienen la capacidad de hacer perder a un elemento contaminante su capacidad para causar un perjuicio a la persona. El uso de microorganismos, se aplica de forma exclusiva para situaciones donde la contaminación puede ser asimilada por ellos.
La naturaleza tiende a su recuperación. A la luz de la existencia de bacterias que pueden desactivar la capacidad contaminante de determinados contaminantes, encontramos la muestra de que la naturaleza dispone de mecanismos reguladores para recuperarse. No obstante esta capacidad natural para la regeneración, la acción del Ser Humano representa un gran apoyo para la propia naturaleza. Dentro de una planta de aguas residuales, se realiza un proceso que, de realizarse acorde a los mecanismos naturales, requeriría una elevada cantidad de espacio y tiempo.
Metabolización de las bacterias, base del tratamiento biológico.
El tratamiento biológico está basado en los microorganismos. En esencia, el mecanismo del tratamiento biológico se fundamenta en el empleo de microorganismos que permitan eliminar las posibles sustancias presentes en el fluido. Para ello, los microorganismos hacen uso de los nutrientes y la materia orgánica que se encuentre en el fluido para su desarrollo. Al reproducirse, dan lugar a flóculos macroscópicos.
Tras un lapso de tiempo, se pueden decantar los flóculos. Al conseguir llegar a una masa crítica, pueden ser decantados. De esta forma, se obtiene un agua libre de sustancias contaminantes. Habitualmente, se emplea este método para la eliminación de materia orgánica biodegradable presente en el fluido. Por la simplicidad de su mecanismo y los bajos costes de operación que representa, es una de las fórmulas de tratamiento de aguas más comunes.
El tratamiento biológico tiene un amplio abanico de aplicaciones. Es decir, no es una solución de tratamiento de aguas residuales exclusivo para aguas urbanas. La eficacia que ofrece, hace de este sistema una opción elegida por numerosas industrias para el tratamiento de aguas. Entre otras, encontramos industrias químicas, refinerías petrolíferas, o industrias papeleras.
Tipos de bacterias que forman parte del tratamiento biológico de aguas residuales
Los microorganismos procesan la materia orgánica mediante el consumo de oxígeno. Entre las distintas clases de bacterias que podemos diferenciar, esencialmente distinguimos dos tipos: depuradoras y filamentosas. Al respecto del primer tipo, las depuradoras, se trata de un tipo de bacteria aerobia. En el segundo caso, bacterias filamentosas, éstas pueden prescindir del consumo de oxígeno. Además, en la absoluta ausencia de oxígeno encontramos una posibilidad más. El proceso que permite que las bacterias asimilen sustancias disueltas, es conocido como simbiosis.
La presencia de bacterias aeróbicas son las responsables de la oxidación y nitrificación. A pesar de que las bacterias aeróbicas facilitan estos procesos, se necesita oxígeno para que puedan producirse la oxidación y la nitrificación. Es necesario tener presente la resistencia de los microorganismos. A este respecto, debe señalarse que viven en un rango de entre 9 y 28 grados y, en relación al pH que soportan, se encuentra entre 5.0 y 7.0.
Grupos de bacterias:
- Pseudomonas: Logran alcanzar el 80% del lodo activo. Son capaces de procesar alcoholes, ácidos grasos, hidrocarburos, parafinas, entre otras sustancias orgánicas.
- Nitrificantes: permiten la oxidación de compuestos de nitrógeno.
- Bacterias filamentosas: Se encargan de la oxidación de compuestos de carbono
El metabolismo de distintas bacterias da lugar al desarrollo del proceso anaeróbico. Este tipo de bacterias, empleadas en el proceso anaeróbico, son sintróficas. Se distinguen por provocar una reacción química como consecuencia de la unión de distintos tipos. Al respecto de este tipo de bacterias, podemos diferenciar cuatro grupos:
- Bacterias hidrolíticas. El propósito de esta bacteria es deshacer los enlaces complejos como pueden ser las proteínas, la celulosa, o los lípidos que se contienen en monómeros o moléculas como los aminoácidos.
- Bacterias fermentativas acidogénicas. Este tipo de bacteria transforma azúcares y aminoácidos en, entre otros, ácidos orgánicos, CO2, o alcoholes.
- Bacterias acetogénicas. Se caracterizan porque, a través de la metabolización, producen H2. Además, convierten el propiónico, butírico, y determinados alcoholes en sustancias como el acetato, el hidrógeno y el dióxido de carbono.
- Bacterias metanogénicas. En este caso, la bacteria produce metano a través de la metabolización.
Tipos de sistema de tratamiento biológico
La simbiosis depende de que la operación de la EDAR sea el adecuado. Es necesario alcanzar una oxigenación óptima, para ello, se emplean distintos mecanismos. En este contexto, podemos distinguir tres sistemas de tratamiento biológico que pueden distinguirse, esencialmente, por el gasto de oxígeno que realizan:
- Sistemas aeróbicos. Dentro de este sistema, se emplea la asimilación por parte de microorganismos de materia orgánica y nutrientes. El proceso de asimilación se desarrolla como parte del desarrollo del microorganismo, durante el cual, el oxígeno está presente a lo largo de este mecanismo asumiendo la función de aceptor de electrones. Este sistema representa un elevado consumo energético y una considerable producción de fango a consecuencia del desarrollo de los microorganismos.
- Sistemas anaeróbicos. En este sistema, la función de aceptor de electrones es desarrollada por la propia materia orgánica. En este método, el oxígeno no tiene presencia. A pesar de que el oxígeno no se encuentra presente, sí se producen otros tipos de gases. Como resultado de la interacción entre la materia orgánica y las bacterias, la materia orgánica se convierte en metano y CO2.
- Sistemas anóxicos. Este método se distingue de los dos anteriores porque el aceptor no es el oxígeno ni la materia orgánica. Al contrario que los anteriormente expuestos, la función de aceptor de electrones la desarrolla otro elemento presente en el medio, como pueden ser, entre otros, nitratos, sulfatos, o hidrógeno. En el caso de que el nitrato realice la función de aceptor final, el nitrógeno que forma su molécula, se convierte en nitrógeno gas. Por lo tanto, este sistema facilita la supresión biológica del nitrógeno presente en el fluido.
El tipo de proceso dependerá de las condiciones del caso. En cada caso de tratamiento de agua, las condiciones particulares, de forma conjunta con las características del efluente, ayudarán a determinar el sistema más apropiado para la situación.
Proceso biológico de biomasa
En el incremento de la biomasa, es posible diferenciar dos situaciones diferentes. En primer lugar, en la biomasa puede darse un desarrollo de forma libre, es decir, sin un punto de sujección en el biorreactor. En segundo término, puede encontrarse un punto de apoyo. Al respecto de la primera situación, se produce en los reactores secuenciales y en los reactores de biomembrana (MBR). Ante la segunda situación descrita, en los casos de biodiscos, biofiltros, o de lecho móvil, la biomasa se encuentra en un soporte.
Reactor biológico secuencial (SBR). Este tipo de reactor funciona de forma discontinua, facilitando que todos los procesos tengan lugar en el propio tanque acorde a una continuidad lineal temporal de procesos. Este modelo es adecuado para aquellas industrias que disponen de efluentes pequeños pero en las cuales se produce una gran diferencia en sus características.
Reactor biológico de membranas (MBR). En este sistema, encontramos un método que ofrece similitudes con el proceso convencional. A pesar de lo parecido entre ambos sistemas, existe una diferencia sustancial. En el caso del MBR, en su interior dispone de un módulo de membranas de ultrafiltración. Este módulo permite la distinción, a través de las membranas, del fango frente al líquido. El reactor biológico de membranas es idóneo para industrias donde el espacio del que se dispone es muy reducido.
Reactor biológico de lecho móvil (MBBR). En este caso, la biomasa se sitúa en un soporte que se encuentra sumergido dentro del reactor. A su vez, este soporte está en movimiento de forma continua.
Elegir un proceso biológico de biomasa fija, o biomasa en suspensión, es una elección que solo puede tomarse tras el análisis de la características del efluente, el tipo de proceso industrial en el que concurre, la depuración que se pretende alcanzar y las necesidades globales del caso:
Se deben tener en cuenta diferentes factores a la hora de que una biomasa tenga carácter fijo o móvil. Debe valorarse las características propias del efluente y la naturaleza de la industria donde es empleado, y la calidad de agua deseada. Por otra parte, también deben ser presentes las condiciones individuales del usuario, o industria que requiere el sistema.
Conclusión
En BlueGold, somos especialistas en ingeniería en tratamiento de aguas residuales. 17 años de experiencia nos avalan a la hora de crear soluciones personalizadas que permiten ofrecer una propuesta adaptada a las necesidades identificadas de cada caso y utilizar la tecnología más apropiada para que, de esta forma, sea eficaz y económica.
