Bienvenidos de nuevo al blog de CP Ibérica. En esta ocasión, tratamos un tema muy interesante: El de tratamiento anaeróbico de aguas residuales, sobre el que recibimos muchas consultas ya que en CP Ibérica somos especialistas en este tipo de tratamiento de aguas residuales.
En este artículo te ofrecemos una introducción accesible al tratamiento anaeróbico que te ayudará a aclarar cómo funciona y por qué se utiliza.
Todos sabemos que el agua es uno de los recursos más importantes del planeta y por lo tanto, la recuperación de aguas residuales se convierte en una acción de alto valor ecológico y económico.
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales tiene una merecida reputación por ser un tratamiento muy eficiente para corrientes con altas concentraciones de contaminantes orgánicos.
Si usted está investigando los procesos de tratamiento biológico, sin duda se ha hecho preguntas como «¿Qué es el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?» y «¿Cómo funciona el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?»
¿Qué es el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales es un proceso biológico en el que los microorganismos degradan los contaminantes orgánicos en ausencia de oxígeno.
En un ciclo básico de tratamiento anaeróbico, las aguas residuales entran en un tanque biorreactor. El biorreactor contiene una sustancia densa conocida como lodo, que está compuesta por bacterias anaeróbicas y otros microorganismos.
Estos microorganismos anaeróbicos, o «anaerobios», digieren la materia biodegradable presente en las aguas residuales, lo que da lugar a un efluente con menor demanda biológica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO) y/o sólidos suspendidos totales (SST), además de un subproducto: el biogás.
¿Para qué se utiliza el sistema anaeróbico de depuración de aguas residuales?
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales se utiliza para tratar una variedad de efluentes industriales de las industrias agrícola, de alimentos y bebidas, pulpa de papel y textil, así como los lodos y aguas residuales municipales. Las tecnologías anaeróbicas se utilizan típicamente para corrientes con altas concentraciones de material orgánico (medido como alta DBO, DQO o TSS), a menudo antes del tratamiento aeróbico.
El tratamiento anaeróbico también se utiliza para aplicaciones especializadas, como el tratamiento de aguas residuales industriales calientes.
¿Cómo funciona el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales es un tipo de tratamiento biológico en el que se utilizan microorganismos anaeróbicos para descomponer y eliminar los contaminantes orgánicos de las aguas residuales. Aunque los sistemas de tratamiento anaeróbico pueden adoptar diversas formas, generalmente incluyen algún tipo de biorreactor o depósito capaz de mantener el entorno libre de oxígeno necesario para apoyar el proceso de digestión anaeróbica.
El proceso de tratamiento anaeróbico de aguas residuales consta de dos etapas: una fase de acidificación seguida de una fase de producción de metano, y ambos procesos se producen en equilibrio dinámico. En la fase inicial de formación de ácidos, los anaerobios descomponen los compuestos orgánicos complejos en ácidos orgánicos volátiles más simples de cadena corta.
La segunda fase, conocida como la fase de producción de metano, consta de dos pasos:
- acetogénesis, en la que los anaerobios sintetizan los ácidos orgánicos para formar acetato, gas de hidrógeno y dióxido de carbono;
- metanogénesis, en la que los microorganismos anaerobios actúan luego sobre estas moléculas recién formadas para formar metano y dióxido de carbono. Este subproducto, llamado biogás, puede recuperarse para su uso como combustible, mientras que las aguas residuales pueden ser encaminadas para su posterior tratamiento o vertido.
Según las necesidades específicas de la aplicación y los requisitos de la instalación, los sistemas de digestión anaeróbica pueden diseñarse como unidades de una o varias etapas. Entre los tipos comunes de sistemas de tratamiento anaeróbico de aguas residuales figuran los siguientes:
Lagunas anaeróbicas
Las lagunas anaeróbicas son grandes estanques artificiales, típicamente de entre 1 y 2 hectáreas de tamaño y hasta 6 metros de profundidad. Se utilizan ampliamente para el tratamiento de las aguas residuales resultantes de la producción de carne, así como para el tratamiento de otras corrientes de aguas residuales industriales y como un paso de tratamiento primario en el tratamiento de aguas residuales municipales.
Las aguas residuales se conducen típicamente al fondo de la laguna, donde se asientan para formar una capa líquida superior y una capa de lodo semisólido.
La capa líquida impide que el oxígeno llegue a la capa de lodo, permitiendo que un proceso de digestión anaeróbica descomponga los materiales orgánicos de las aguas residuales. De promedio, este proceso puede durar desde unos pocos días hasta seis meses para llevar los niveles de DBO/DQO al rango objetivo.
Las bacterias anaeróbicas están favorecidas bajo ciertas condiciones ambientales, como la temperatura del agua caliente (30-35° F) y un pH casi neutro.
Por tanto, el mantenimiento de condiciones óptimas aumentará la tasa de actividad de los microorganismos anaeróbicos, lo que dará lugar a un menor tiempo de retención de las aguas residuales. La tasa de respiración anaeróbica también puede verse limitada por varios factores, entre ellos las fluctuaciones de la concentración de DBO/DQO y la presencia de sustancias como el sodio, el potasio, el calcio y el magnesio.
Reactores de manto de lodo anaeróbico
Los reactores de manto de lodo son un tipo de tratamiento anaeróbico en el que las aguas residuales pasan a través de un «manto» de partículas de lodo en suspensión que flota libremente.
A medida que los anaerobios del lodo digieren los constituyentes orgánicos de las aguas residuales, se multiplican y agrupan en flóculos más grandes que se depositan en el fondo del tanque del reactor y pueden ser recirculados para ciclos futuros.
El efluente tratado fluye hacia arriba y fuera de la unidad. El biogás resultante del proceso de degradación es recogido por campanas colectoras durante todo el ciclo de tratamiento.
Los reactores anaeróbicos de manta de lodo están disponibles en varias formas diferentes, entre ellas:
Manta de lodo anaeróbica de flujo ascendente (UASB)
En el tratamiento de UASB, las aguas residuales se bombean al fondo de un biorreactor UASB con flujo ascendente aplicado. Esto hace que el manto de lodo flote a medida que las aguas residuales fluyen a través de él.
Lechos de lodo granular expandido (EGSB)
Los EGSB son muy similares a la tecnología del UASB, siendo el factor clave de distinción que las aguas residuales se recirculan a través del sistema para promover un mayor contacto con los lodos. También son típicamente más altos que los UASB, y los flujos de entrada se mantienen a una mayor velocidad. Como resultado, los EGSB son capaces de tratar corrientes con cargas orgánicas más altas en comparación con los sistemas UASB.
Reactores anaeróbicos desconcertados (ABR)
Los ABR se construyen con compartimentos semicerrados que están separados por deflectores alternados. Los deflectores interrumpen el flujo suave de la corriente de aguas residuales, fomentando un mayor contacto con el manto de lodo a medida que éste se desplaza desde la entrada del reactor hasta la salida.
Reactores de filtro anaeróbico
Los reactores de filtro anaeróbico están compuestos por un tanque equipado con un medio de filtración fijo de algún tipo. A los microorganismos anaeróbicos se les permite establecerse en el medio filtrante formando lo que se conoce como biofilm.
Los medios filtrantes varían de un sistema a otro, con materiales comunes que incluyen películas y partículas de plástico, grava, piedra pómez, ladrillos y otros materiales. Los medios filtrantes nuevos deben ser inoculados con anaerobios, y la biopelícula puede tardar varios meses en establecerse hasta el punto de que esté lista para el tratamiento a plena capacidad.
Durante los ciclos de tratamiento, la corriente de aguas residuales pasa a través del medio filtrante, que sirve para capturar las partículas de la corriente, a la vez que proporciona una amplia superficie para exponer los anaerobios de la biopelícula a los materiales orgánicos presentes en la corriente.
El rendimiento del reactor filtrante debe vigilarse cuidadosamente a lo largo del tiempo, ya que el puede obstruirse por el exceso de biopelícula y la acumulación de partículas, lo que requeriría medidas de mantenimiento como el lavado en contracorriente y la limpieza para mantener un rendimiento óptimo.
Reactores MBR anaeróbicos
Es la tecnología de más reciente aparición. En este caso, la separación entre el agua depurada y los microorganismos anaeróbicos se realiza mediante membranas de ultrafiltración, lo cual ofrece unas indudables ventajas con respecto a las plantas más tradicionales: no hay escapes de fango, volumen reducido del reactor al permitir una muy alta concentración de microorganismos, mayor calidad del agua depurada, mayor eficiencia del proceso de producción de biogás y mayor calidad de este.
Esperemos que este artículo les haya sido de mucha utilidad y ahora pueda tener conceptos más claros sobre esta tecnología. No olvide que estamos a su disposición en cualquier momento que lo necesite.
¿Cómo puede ayudar desde CP Ibérica?
En CP Ibérica acumulamos más de 40 años de experiencia en el diseño y fabricación de sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales para una serie de industrias y aplicaciones, así que no dude en ponerse en contacto con nosotros y preguntar lo que necesite.
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