Reactor biológico de aguas residuales

El¬†tratamiento biol√≥gico de aguas residuales se lleva a cabo mediante¬†una serie de importantes procesos de tratamiento que tienen en com√ļn la utilizaci√≥n de microorganismos (entre los que destacan las bacterias) para llevar a cabo la eliminaci√≥n de componentes solubles en el agua. Estos procesos aprovechan la capacidad de los microorganismos de asimilar la materia org√°nica y los nutrientes (nitr√≥geno y f√≥sforo) disueltos en el agua residual para su propio crecimiento. Cuando se reproducen, se agregan entre ellos y forman unos fl√≥culos macrosc√≥picos con suficiente masa cr√≠tica como para decantar en un tiempo razonable.

La aplicación tradicional consiste en la eliminación de materia orgánica biodegradable, tanto soluble como coloidal, así como la eliminación de compuestos que contienen nitrógeno y fósforo. Es uno de los tratamientos más habituales, no solo en el caso de aguas residuales urbanas, sino en buena parte de las aguas industriales, por su sencillez y su bajo coste económico de operación.

En la mayor parte de los casos, la materia org√°nica constituye la fuente de energ√≠a y de carbono que necesitan los microorganismos para su crecimiento. Adem√°s, tambi√©n es necesaria la presencia de nutrientes, que contengan los elementos esenciales para el crecimiento, especialmente nitr√≥geno y f√≥sforo, y por √ļltimo, en el caso de sistemas aerobios, la presencia de ox√≠geno disuelto en el agua. El ox√≠geno no es imprescindible, ya que los microorganismos son capaces de degradar la materia org√°nica tambi√©n en condiciones anaerobias. Este aspecto ser√° clave a la hora de elegir el proceso biol√≥gico m√°s conveniente.

En el metabolismo celular, juega un papel fundamental el aceptor final de electrones en los procesos de oxidación de la materia orgánica. Este aspecto, además, tiene una importante incidencia en las posibilidades de aplicación al tratamiento de aguas residuales. Atendiendo a cuál es dicho aceptor final de electrones se distinguen tres casos:

  • Sistemas aerobios: el oxigeno es el aceptor final de electrones preferido por cualquier c√©lula. Si existe oxigeno en el medio, √©ste ser√° el aceptor final de electrones, lo que conlleva que se obtengan rendimientos energ√©ticos elevados y una importante generaci√≥n de fangos, debido al alto crecimiento de las bacterias en condiciones aerobias.
  • Sistemas anaerobios: en este caso el aceptor final de electrones es la propia materia org√°nica que act√ļa como fuente de carbono. Como resultado de este metabolismo, la mayor parte del carbono se destina a la formaci√≥n de subproductos del crecimiento (biog√°s, que es CO2 y metano) mientras que la fracci√≥n de carbono utilizada para la s√≠ntesis celular es baja. De cara al tratamiento, este hecho supone una doble ventaja: se produce poca cantidad de lodos a la vez que se produce biog√°s, el cual puede ser revalorizado. Normalmente se aprovecha para producir energ√≠a el√©ctrica, la cual se autoconsume en la propia instalaci√≥n.
  • Sistemas an√≥xicos: Se denominan as√≠ los sistemas en los que el aceptor final de electrones no es el oxigeno ni tampoco la materia org√°nica. En condiciones an√≥xicas el aceptor final de electrones suelen ser los nitratos, los sulfatos, el hidr√≥geno, etc. Cuando el aceptor final de electrones es el nitrato, como resultado del proceso metab√≥lico, el nitr√≥geno de la mol√©cula de nitrato es transformado en nitr√≥geno gas. As√≠ pues, este metabolismo permite la eliminaci√≥n biol√≥gica del nitr√≥geno del agua residual (desnitrificaci√≥n).

Ventajas de cada sistema seg√ļn criterio

Teniendo en cuenta todos estos aspectos, existe una gran variedad de formas de operar, dependiendo de las características del agua, así como de la carga orgánica a tratar. Los criterios que ayudan a seleccionar si es más conveniente un proceso aerobio, o bien si un proceso anaerobio será mayor provechoso, son la concentración de materia orgánica a eliminar, si es necesaria la eliminación de nitrógeno, la disponibilidad de espacio físico y la relación entre el OPEX y el CAPEX del proyecto. En la siguiente tabla se puede observar cómo en función de estos criterios, qué tipo de proceso (aerobio o anaerobio) es mas conveniente:

tratamiento biológico de aguas residuales

Por otro lado, la biomasa puede crecer libre, en suspensión en el interior del biorreactor, o bien adherida a un soporte (biomasa fija). En el proceso convencional crece en suspensión, igual que en el caso de los reactores secuenciales (SBR) y en los reactores de biomembrana (MBR). En los reactores de biodiscos, biofiltros, filtros percoladores o de lecho móvil (MBBR) la biomasa crece adherida a la superficie de un soporte de plástico o de arena. Este criterio, si la biomasa crece en suspensión o fijada a un soporte, conlleva una serie de consecuencias prácticas que convienen tener en cuenta en el momento de seleccionar qué tecnología es la más conveniente. En la siguiente tabla se resumen:

depuración biológica de aguas residuales

As√≠ pues, la selecci√≥n del proceso biol√≥gico m√°s conveniente s√≥lo se puede hacer despu√©s de analizar las caracter√≠sticas del efluente, el tipo de proceso industrial que lo genera, el grado de depuraci√≥n requerido y las necesidades globales del cliente. Condorchem Envitec dispone de una vasta experiencia en el dise√Īo, fabricaci√≥n, instalaci√≥n, puesta en marcha y explotaci√≥n de depuradoras biol√≥gicas, tanto aerobias como anaerobias, adaptadas a las necesidades particulares de sus clientes.

Existen configuraciones singulares que a√ļnan las ventajas de unos y otros sistemas. Es el caso del reactor BioCarb¬ģ, el cual es un modelo exclusivo patentado por Condorchem Envitech y se basa en el desarrollo de un reactor aer√≥bico de lecho fijo cuyo material de relleno es carb√≥n lign√≠tico granulado. El carb√≥n filtra, adsorbe y hace de soporte para la biopel√≠cula, adem√°s de alimentar a los microorganismos de minerales y elementos traza. Por otro lado, el proceso de adsorci√≥n realiza una doble contribuci√≥n al proceso al laminar los picos de carga de contaminantes y al hacer que el tiempo de residencia de los contaminantes en el interior del reactor aumente con lo que es posible la degradaci√≥n de compuestos org√°nicos persistentes. El reactor BioCarb¬ģ se ha demostrado especialmente efectivo en el tratamiento de contaminantes dif√≠ciles de biodegradar y con color. Adem√°s, la inmovilizaci√≥n de la biomasa en la superficie del carb√≥n lign√≠tico permite realizar en una sola etapa un tratamiento biol√≥gico y fisicoqu√≠mico de las aguas residuales.

En lo que respecta a los sistemas anaerobios, la amplia experiencia de Condorchem Envitech ha llevado a la utilizaci√≥n de tecnolog√≠as como el UASB (reactor anaerobio de flujo ascendente y manto filtrante), el RAFAC ¬ģ (reactor anaerobio de flujo ascendente de contacto) y el RAC¬ģ (reactor anaerobio de contacto), todas ellas caracterizadas por su elevada eficacia, al producir efluentes cristalinos y transformando la materia org√°nica en biog√°s y en fertilizante org√°nico estabilizado.