El tratamiento anaeróbico de aguas residuales tiene buena reputación por su eficiencia y bajo olor en ríos que contienen altas concentraciones de contaminantes orgánicos. Si está estudiando procesos de tratamiento biológico, sin duda se hará preguntas como "¿Qué es el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?" y "¿Cómo funciona el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?"
Este artículo brindará una introducción accesible al tratamiento anaeróbico y la dividirá en tres partes para ayudarlo a aclarar cómo funciona y por qué lo usa.
1. ¿Qué es el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?
2. ¿Cómo funciona el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?
3. Los tipos comunes de sistemas anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales incluyen
4.¿En qué podría ayudarle Aquasust en 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 el ciclo de tratamiento anaeróbico básico, las aguas residuales ingresan al recipiente del biorreactor. El biorreactor contiene una sustancia espesa semisólida llamada lodo, que está compuesta de bacterias anaeróbicas y otros microorganismos. Estos microorganismos anaeróbicos o “bacterias anaeróbicas” digieren las sustancias biodegradables presentes en las aguas residuales, produciendo así una menor demanda biológica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO) y/o sólidos suspendidos totales (SST). El efluente se utiliza como subproducto. Producto del biogás.
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales se utiliza para tratar diversas aguas residuales industriales procedentes de la agricultura, alimentos y bebidas, productos lácteos, pulpa y papel, e industrias textiles, así como lodos de depuradora municipales y aguas residuales. La tecnología anaeróbica se utiliza generalmente para corrientes con altas concentraciones de sustancias orgánicas (medidas como DBO, DQO o SST altas), generalmente antes del tratamiento aeróbico. El tratamiento anaeróbico también se utiliza para aplicaciones especiales, como el tratamiento de corrientes residuales con compuestos orgánicos inorgánicos o clorados, y es muy adecuado para el tratamiento de aguas residuales industriales cálidas.
¿Cómo funciona el tratamiento anaeróbico de aguas residuales?
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales es un tratamiento biológico en el que se utilizan microorganismos anaeróbicos para descomponer y eliminar contaminantes orgánicos en las aguas residuales. Aunque los sistemas de tratamiento anaeróbico pueden adoptar muchas formas, normalmente incluyen algún tipo de biorreactor o almacenamiento que pueda mantener el ambiente libre de oxígeno necesario para respaldar el proceso de digestión anaeróbica.
El proceso de tratamiento anaeróbico de aguas residuales incluye dos etapas: la etapa de acidificación y la etapa de producción de metano, las cuales se encuentran en un estado de equilibrio dinámico. En la etapa inicial de formación de ácido, las bacterias anaeróbicas descomponen compuestos orgánicos complejos en ácidos orgánicos volátiles de cadena corta más simples. La segunda etapa, denominada etapa de producción de metano, consta de dos pasos: producción de ácido acético, las bacterias anaeróbicas sintetizan ácidos orgánicos para formar acetato, hidrógeno y dióxido de carbono; y producción de metano, y luego los microorganismos anaeróbicos actúan sobre estas moléculas recién formadas, formando gas metano y dióxido de carbono. Estos subproductos pueden reciclarse para su uso como combustible, y las aguas residuales pueden usarse para su posterior tratamiento y/o descarga.
Según los requisitos de aplicación específicos y los requisitos de las instalaciones, los sistemas de digestión anaeróbica pueden diseñarse como dispositivos de una o varias etapas, lo que significa que pueden equiparse con tanques de acidificación y dispositivos biorreactores separados.
Los tipos comunes de sistemas anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales incluyen
laguna anaeróbica
Las lagunas anaeróbicas son grandes estanques artificiales, generalmente de entre 1-2 acres y hasta 20 pies de profundidad. Se utilizan ampliamente en el tratamiento de aguas residuales agrícolas procedentes de la producción de carne, así como en el tratamiento de otras corrientes de aguas residuales industriales, y como paso primario de tratamiento de aguas residuales urbanas. Las aguas residuales generalmente se canalizan hasta el fondo de la laguna, donde se depositan para formar una capa líquida superior y una capa de lodo semisólida. La capa líquida evita que el oxígeno llegue a la capa de lodo, lo que permite que el proceso de digestión anaeróbica descomponga la materia orgánica de las aguas residuales. En promedio, este proceso puede tardar tan solo unas pocas semanas o hasta seis meses para llevar el nivel de DBO/DQO al rango objetivo. Las bacterias anaeróbicas son beneficiosas para ciertas condiciones ambientales, como la temperatura del agua tibia (85-95 grados F) y el pH casi neutro. Por tanto, mantener unas condiciones óptimas aumentará la actividad de los microorganismos anaeróbicos, reduciendo así el tiempo de retención de las aguas residuales. La tasa de respiración anaeróbica también puede estar limitada por muchos factores, incluidas las fluctuaciones en la concentración de DBO/DQO y la presencia de sustancias como sodio, potasio, calcio y magnesio.
Reactor anaeróbico de lecho de lodos
El reactor de lecho de lodos es un tratamiento anaeróbico en el que las aguas residuales pasan a través de una "manta" de partículas de lodo suspendidas que flota libremente. Cuando las bacterias anaeróbicas del lodo digieren los componentes orgánicos del agua residual, se multiplican y se acumulan en partículas más grandes, que se depositan en el fondo del tanque del reactor y pueden reciclarse para un reciclaje futuro. Las aguas residuales tratadas salen del dispositivo hacia arriba. El biogás generado durante el proceso de degradación es recogido por la tapa colectora durante todo el ciclo de tratamiento.
Existen varias formas diferentes de reactores anaeróbicos de lecho de lodos, incluidos
Lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente (UASB): en el tratamiento de UASB, las aguas residuales se bombean al fondo del biorreactor UASB y se aplica un flujo ascendente. Cuando el agua residual fluye, la capa de lodo flota.
Lechos de lodos granulares expandidos (EGSB): los EGSB son muy similares a la tecnología UASB. El factor diferenciador clave es que las aguas residuales se reciclan a través del sistema para promover un mayor contacto con el lodo. También son generalmente más altos que los UASB y el flujo afluente continúa a mayor velocidad. Por lo tanto, en comparación con el sistema UASB, el EGSB puede manejar corrientes con mayor contenido orgánico.
Reactor anaeróbico deflector (ABR): El ABR está compuesto por compartimentos semicerrados separados por deflectores alternos. El deflector interrumpe el flujo suave de aguas residuales y promueve un mayor contacto con la capa de lodo cuando el lodo fluye desde la entrada del reactor a la salida.
Reactor de filtración anaeróbica
El reactor de filtración anaeróbica consta de un tanque reactor equipado con un determinado medio filtrante fijo. Se permite que los microorganismos anaeróbicos se establezcan en el medio filtrante, formando las llamadas biopelículas. Los medios filtrantes varían de un sistema a otro. Los materiales comunes incluyen películas y partículas de plástico, así como grava, piedra pómez, ladrillos y otros materiales. Los nuevos medios filtrantes deben inocularse con bacterias anaeróbicas, y la biopelícula puede tardar varios meses en acumularse hasta el punto en que pueda procesarse a plena capacidad.
Durante el ciclo de tratamiento, la corriente de aguas residuales pasa a través de un medio filtrante, que se utiliza para capturar partículas en la corriente y al mismo tiempo proporciona suficiente área de superficie para exponer las bacterias anaeróbicas en la biopelícula a los materiales orgánicos presentes en la corriente. Con el tiempo, el rendimiento del reactor de filtración debe controlarse cuidadosamente, porque el medio filtrante eventualmente se obstruirá por una acumulación excesiva de biopelículas y partículas, y se requieren pasos de mantenimiento como retrolavado y limpieza para mantener un rendimiento óptimo.