TECNOLOGA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Dra. Rosemary Vela Cardich rvela_pe@yahoo.comI Seminario Internacional Desarrollo Sostenible, Gestin y Educacin Ambiental

Aguas residualesSon aguas alteradas en su composicin por el uso al que han sido sometidas, lo que supone: prdida de calidad y necesidad de tratamiento

Clasificndolas en funcin de su origen tenemos los siguientes tipos: domsticas, industriales y agrarias

Caractersticas de las Aguas residuales

Tecnologa anaerobia El tratamiento de aguas residuales domsticas e industriales utilizando tecnologa anaerobia de alta velocidad se ha desarrollado a escala mundial en los ltimos aos.

Esta tecnologa es atractiva en los pases en desarrollo, ya que la energa necesaria para la operacin de los sistemas anaerobios es mnima comparada con los sistemas convencionales de tratamiento aerobio.

El gas metano que se genera puede transformarse en energa aprovechable en la planta de tratamiento.

Ventajas del Tratamiento anaerobioBajos costos de inversin y operacin.

Alta eficiencia de tratamiento

Produccin de una fuente de energa que puede servir calentar el agua residual hasta la temperatura de operacin.

Necesidad de espacio relativamente pequeo para las instalaciones debido a la aplicacin de altas velocidades de carga orgnica.

Baja produccin de lodo en exceso.

Desventajas del Tratamiento anaerobioAlgunas posibles desventajas de la tecnologa Anaerobia que en ocasiones pueden conducir a la eleccin de otro tipo de tratamiento, son:

Insuficiente generacin de alcalinidad y metano cuando se depuran aguas residuales muy diluidas.

Cintica lenta a bajas temperaturas.

Ciertos compuestos como NH4+, PO43- y S2- quedan en disolucin. Por este motivo, si es necesario, se tiene que usar un tratamiento posterior.

Qu es el tratamiento anaerobio de aguas residuales? Es el tratamiento biolgico del agua residual sin el uso de aire u oxgeno. Se aplica en la eliminacin de la contaminacin orgnica de las aguas residuales. En el proceso de degradacin anaerobia:

Degradacin anaerobia Adaptado de Jim A. Field y Reyes Sierra Es posible por medio de reacciones asociadas al metabolismo de distintos microorganismos.

Balance de DQO en procesos anaerobios La DQO del agua residual es convertida principalmente a metano y en una menor proporcin en nuevos microorganismos.DQO: es la cantidad de oxgeno necesaria para oxidar qumicamente la contaminacin orgnica, y por lo tanto, una medida de su contenido o concentracin.

Factores que afectan el proceso anaerobio pH: entre 6.5 - 8.2. En este intervalo los distintos microorganismos tienen buenos niveles de actividad.

Alcalinidad: Debe ser suficiente para mantener el pH dentro del rango ptimo. Se precisan valores de alcalinidad que 1000mg/L.

Temperatura: Influye decisivamente en la actividad de los microorganismos. A nivel industrial, la mayor parte de los reactores operan a temperaturas de 30-37C. Tambin se puede trabajar a menores temperaturas. En este caso, el tiempo de tratamiento debe ser mayor.

Factores que afectan el proceso anaerobio Nutrientes: Para sistemas muy cargados la relacin DQO/N/P mnima es 350/7/1. Las bacterias metanognicas tambin precisan para estimular su metabolismo de S entre 0.001 y 1.0 mg/L y metales (Fe, Ni, Co, Mg...) a nivel de trazas.

Txicos: Segn su concentracin los mismos elementos indicados antes pueden convertirse en txicos o inhibidores.

Iones que provocan la formacin de precipitados: altas concentraciones de Ca2+ Y Mg2+, pueden conducir a la anulacin de la actividad microbiana.

Aplicaciones de la tecnologa anaerobia de alta velocidad

Aguas residuales de:

Industria cervecera y de bebidas

Industria de alimentos

Industria papelera

Destileras de alcohol e industria de fermentacin

Nuevas aplicaciones de la tecnologa anaerobia de alta velocidad

Aguas residuales de:

Industria textil

Industria qumica y petroqumica

En lugares de climas clidos, pueden utilizarse para el tratamiento de agua residual domstica.

Reactores anaerobios de alta velocidadDado que los microorganismos involucrados poseen una baja velocidad de crecimiento, la retencin de biomasa activa es la clave para una buena operacin.

Reactor de Contacto anaerobioLa retencin de la biomasa se realiza por sedimentacin externa y recirculacin.El reactor se mantiene agitado.Eficacia = reduccin de DQO del 90-95% para aguas residuales altamente biodegradables con DQO entre 2000 y 10000 mgDQO/L.

Adecuado para tratar aguas residuales con slidos de lenta digestin.

Reactor de Contacto anaerobioLos parmetros de operacin son:- Veloc. de carga orgnica= 2000-10000mgDQO/L.d- Tiempo hidrulico de residencia = 1-5 d- Concentracin de biomasa = 40006000 mg SSV/L

Limitacin: opera a velocidades de carga orgnica inferiores a las que se pueden alcanzar con otros reactores anaerobios.

Reactor UASB (Reactor de flujo ascendente en manto de lodos)Sistema desarrollado en los aos 70 en Holanda, por el Dr. Gatze Lettinga. Actualmente es el ms utilizado para el tratamiento de aguas residuales industriales.En Brasil y Colombia se vienen desarrollando mltiples trabajos de investigacin utilizando este tipo de sistema.

En este tipo de reactor, la biomasa es retenida en el reactor gracias a la formacin de grnulos bacterianos con buenas caractersticas de sedimentacin.

Reactor UASBLa correcta distribucin del influentesu velocidad ascensional constante; yel gas producido favorecen la mezcla del sistemala granulacin de la biomasa; yel contacto de la biomasa con el agua residual

Grnulos de lodo anaerobioSon agregados de microorganismos.Tienen dimetros de 0.5 a 2 mm.Presentan altas velocidades de sedimentacin (30-80m/h).La etapa de arranque del reactor es crtica para conseguir grnulos adecuados. En esta etapa se su-

Fuente: Papelera Roermond, Holanda. giere operar aplicando fuertes diluciones al influente, adems de trabajar a una velocidad ascensional constante.

Reactor UASB Trata principalmente aguas residuales con DQO mayores que 2500 mg/L, con bajas concentraciones de slidos suspendidos. Los parmetros tpicos de operacin son:-Veloc. de carga orgnica= 5000-15000mgDQO/L.d-Tiempo hidrulico de residencia = 2-0,2 d-Concentracin de biomasa=3000040000mg SSV/L-Velocidad ascensional = 0.5 1,3 m/h Eficacia = si bien sta depende mucho del tipo de agua residual que se trata, en general las eficiencias con respecto a la DQO biodegradable est generalmente entre 80 y ms de 90%.

Reactor de lecho fluidizadoLa biomasa activa crece adherida a finas partculas de materiales inertes que actan como soporte.La fluidizacin de las biopartculas se consigue aplicando una velocidad muy alta al flujo de recircu-

Adaptado de Jim A. Field y Reyes Sierra lacin del efluente.Este proceso se adapta bien al tratamiento de aguas residuales diluidas hasta muy concentradas.Pueden tratarse satisfactoriamente aguas residuales con txicos.

Reactor de lecho fluidizadoLos parmetros de operacin tpicos son: -Veloc. de carga orgnica=10000-40000mgDQO/L.d-Tiempo hidrulico de residencia = 2-10 horas-Concentracin de biomasa=1000040000mg SSV/LLa principal des-ventaja para su uso a gran escala es su alto consumo de energa en la recirculacin.

Ventajas y desventajas de los reactores UASB

Ventajas y desventajas de los reactores de lecho fluidizado