UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA PRQ-301
MATERIA:
MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL DOCENTE:
Ing. LUIS CHÁVEZ GRUPO:
1 INTEGRANTES:
CHAMBI CHOQUE MARY KELY ESPINAL LUQUE VIVIANA ESPINAL PONCE PAMELA DALCY PACO SAN MIGUEL SALEM RAQUEL SAN MIGUEL FLORES JHONNY SEMESTRE: I/2018 La Paz – Bolivia 1
INDICE 1.
Introducción Introducción.......................................................................................................................... 3
2.
Objetivos .............................................................................................................................. 5
3.
Aguas Residuales Residuales ................................................................................................................ 5
4.
Proceso General .................................................................................................................. 7
5.
Lodo Activado .................................................................................................................... 13
6.
Microorganismos Microorganismos ................................................................................................................ 18
7.
Parámetros de Control ....................................................................................................... 29
8.
Parámetros de Calidad Calidad del Agua y Criterios de de Calidad Calidad ..................................................... 35
9.
Diagrama de Flujo del Proceso .......................................................................................... 37
10.
Ventajas y Desventajas Desventajas .................................................................................................. 39
11.
Conclusiones Conclusiones .................................................................................................................. 40
12.
BIibliografía BIibliografía..................................................................................................................... 40
2
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE LODOS ACTIVADOS 1. INTRODUCCION Si las aguas residuales son biodegradables, es decir, que pueden ser degradadas por medios biológicos, es de gran importancia comprender a cabalidad los fenómenos biológicos que suceden, los diferentes tipos de microorganismos que lo realizan, los diferentes patrones metabólicos que los microorganismos siguen para la degradación de las aguas residuales, que factores afectan el crecimiento biológico y la cinética de tratamiento que siguen para la degradación de los desechos. El objetivo de los tratamientos biológicos para aguas residuales es el de coagular y remover los sólidos coloidales no sedimentables y los sólidos disueltos y estabilizar la materia orgánica. Los contaminantes del agua residual pueden ser eliminados por unidades
Físicos.- Tratamiento en el cual se llevan a cabo cambios a través de la aplicación de fuerzas físicas. Las unidades típicas incluyen cribado, mezclado, adsorción, desorción, transferencia de gas, flotación, sedimentación y filtración. Químicos.- Operaciones en las cuales la remoción o tratamiento de los contaminantes se realiza mediante la adición de reactivos que llevan a cabo diferentes reacciones químicas. La precipitación química, el ajuste del pH, la coagulación y la desinfección son los principales. Biológicos.- En éstos, la remoción de los contaminantes se realiza a través de la oxidación biológica de la materia orgánica. El principal uso del tratamiento biológico es la remoción de los compuestos orgánicos biodegradables nutrientes. El ejemplo más conocido es el de lodos activados, pero existen varios más.
El tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados se desarrolló por primera vez en Inglaterra en el año 1914 y actualmente es el método estándar en los países desarrollados. La depuración del agua residual a través de este proceso se lleva a cabo mediante la acción de diversos microorganismos aerobios que oxidan la materia orgánica presente en el agua de desecho y la transforman a una forma más estable, disminuyendo de esta forma la carga orgánica contaminante. Para llevar a cabo este proceso, los microorganismos requieren de un medio adecuado rico en oxígeno y alimento, necesarios para su desarrollo. En estas condiciones estos microorganismos se multiplican rápidamente formando la biomasa, que oxida los diferentes tipos de materia orgánica presente en las aguas residuales y completan de esta forma el tratamiento biológico. La reacción típica que se presenta en la degradación de la materia orgánica en lodos activados se puede observar en la ecuación.
Tanto la edad de lodos como el tiempo de retención hidráulico son parámetros fundamentales para el diseño y operación en sistema de lodos activados. La edad de lodos es el tiempo promedio que los microorganismos permanecen en el reactor antes de ser retirados y varía 3
generalmente entre 5 y 30 días. Los datos del tiempo de retención celular (<5 días) indican que los lodos son difíciles de sedimentar y aparecen los microorganismos filamentosos. En cuanto al Tiempo de Retención Hidráulico (TRH), se aprecian valores que superan las 8 h que normalmente se emplean en los procesos típicos de lodos activados, lo que representa mayores requerimientos de aireación. La carga orgánica o relación F/M es el alimento por unidad de biomasa que reciben los microorganismos. Las relaciones bajas de F/M (alimento/microorganismo) hacen que el lodo tenga características muy pobres de decantación (flóculos dispersos); mientras que las relaciones de F/M son elevadas (por ejemplo, entre 0,6 y 1,0 kgDBO/kgSSTLM/d) predominan microorganismos de naturaleza filamentosa que provocan la inflación del lodo, que impide la sedimentación al permanecer casi continuamente en suspensión. Los microorganismos que constituyen los lodos activados son protozoos, hongos, algas, organismos filamentosos y bacterias, siendo estas últimas el grupo dominante que constituye la mayor parte del proceso (90% a 95%). El tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados tiene como objetivo la remoción de materia orgánica en términos de DBO (Demanda Biológica de Oxigeno) de las aguas residuales. Se clasifica como un método de tratamiento biológico aerobio en suspensión, su nombre proviene de la producción de una masa activada de microorganismos contenidos en un reactor capaces de metabolizar y consumir la materia orgánica presente en el agua residual en un medio aerobio. Una planta de lodos activados es un sistema de mezcla completa, el ambiente aerobio en el reactor se consigue mediante el uso de aireadores mecánicos que pueden estar ubicados en el lecho o superficie del mismo. Al cabo de un periodo determinado de tiempo, la mezcla de las nuevas células con las antiguas se conduce hasta un tanque de sedimentación para ser separados por decantación del agua residual tratada. Una parte de las células sedimentadas se recirculan para mantener en el reactor la concentración de células deseadas, mientras que la otra parte se purga del sistema. El empleo de lodos activados ofrece una alternativa eficiente para el tratamiento de aguas residuales ya que poseen una gran variedad de microorganismos capaces de remover materia orgánica, patógenos y nutrientes (Nitrógeno y Fósforo), razón por la cual resulta un método ideal para tratar aguas residuales domésticas y municipales. La figura muestra un esquema del proceso de lodos activado convencional.
4
2. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Explicar el proceso del tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Explicar las operaciones realizadas el proceso Explicar la función de los lodos Explicar el empleo de los microrganismos para degradar compuestos orgánicos que se encuentran dentro del agua Conocer los parámetros de control de los lodos activados Conocer las ventajas y desventajas del tratamiento
3. AGUAS RESIDUALES Las aguas residuales municipales, tambien llamadas aguas negras, son una mezcla conmpleja que contiene agua (por lo comun mas de 99%) mezclada con contaminantes organicos e inorganicos, tanto en suspensión como disueltos. La concentración de estos contaminantes normalmente es muy pequeña, y se expresa en mg/L, esto es, miligramos de contaminante por litro de la mezcla. Esta es una relacion de peso/volumen que se emplea para indicar concentraciones de componentes en agua, aguas residuales, desperdicios industriales y otras soluciones diluidas. Puesto que la densidad relativa (DR) de estas soluciones diluidas es similar a la del agua, las concentraciones también se pueden considerar relaciones por peso/peso, como mg/kg o ppm (partes por millon). Sin embargo, cuando la DR de la mezcla no es 1.0, mg/L y ppm no son terminos indistintos. Componentes: Microorganismos; Donde quiera que hay alimento adecuado, suficiente humedad y una
temperatura idonea, los microorganismos porsperan. Las aguas negras proporcionan un ambiente ideal para la inmensa colección de microbios, sobre todo bacterias, mas algunos virus y protozoarios. La mayor parte de los microorganismos de las aguas residuales son inofensivos y se pueden emplear en procesos biologicos para transformar materia orgánica en productos finales estables. No obstante, las aguas negras pueden contener patógenos (organismos causantes de enfermedades) provenientes de los excrementos de personas con efermedades infecciosas susceptibles de transmitirse en el agua contaminada. Enfermedades bacterianas de transmision por agua como el cólera, la tifoidea y la tuberculosis o enfermedades virales como la hepatitis infecciosa, y la discenteria causada por protozoarios. Además de estos componentes químicos, la concentración de gases disueltos, en especial de oxígeno, y la concentracion de iones hidrógeno (expresada como pH) son otros parámetros de interes en las aguas residuales. Materia orgánica ; Las proteínas y carbohidratos constituyen el 90% de la materia orgánica de
las aguas negras domésticas. Las fuentes de estos contaminantes biodegradables incluyen los 5
excrementos y orina humanos, los residuos de alimentos de los fregaderos, el polvo y la suciedad procendete de baño y del lavado de ropa, mas varios jabones, detergentes y otros productos de limpieza. Se utilizan diversos parámetros como medida de la concentracion orgánica de las aguas residuales. Un método se basa en la cantidad de carbono orgánico (carbono orgánico total, o COT) presente en los residuos. El COT se determina midiendo la cantidad de CO2 que se produce cuando el carbono orgánico de la muestra se oxida por medio de un oxidante fuerte y comparandolo con la cantidad que genera un estandar de COT conocido. En su mayoria, los otros métodos comunes se basan en la cantidad de oxígeno que se necesita para convertir el material oxidable en productos finales estables. Puesto que el oxígeno que se consume es proporcional al material oxidable presente, sirve como una medida relativa de la concentracion de las aguas residuales. Los dos métodos de uso mas frecuente para determinar las necesidades de oxigeno de las aguas residuales son las partes de DQO y DBO. La demanda quimica de oxigeno (DQO) de las aguas residuales es la cantidad de oxígeno necesario para oxidar quimicamente las sustancias orgánicas presentes; la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es la cantidad medida de oxígeno que requieren microorganismos aclimatados para degradar biologicamente la materia orgánica de las aguas residuales. La DBO es el parametro más importante en el control de la contaminacion del agua. Este dato se utiliza como una medida de la contaminación orgánica, como una base para estimar el oxígeno necesario para los procesos biológicos y como un indicador del rendimiento de los procesos. Tratamiento de aguas.El propósito de los sistemas de tratamiento de aguas consiste en convertir el agua «cruda» en un agua que presente la calidad suficiente para beberse. El sistema utilizado para cada tipo de tratamiento en particular que se requiere para cumplir esos estándares depende en gran medida de la fuente de agua. Aproximadamente la mitad del agua potable en los Estados Unidos proviene de corrientes del subsuelo y la otra mitad de las aguas superficiales. La mayoría de las grandes ciudades se apoyan más en las aguas superficiales, mientras que la mayoría de los pueblos y pequeñas comunidades dependen más de las aguas subterráneas. El tratamiento típico de las aguas superficiales se focaliza en la eliminación de partículas, y los tratamientos de aguas subterráneas se centran en la eliminación de contaminantes inorgánicos disueltos, como el calcio y el hierro. Producir un agua libre de microbios patógenos es difícil para cualquier fuente de agua, pero las aguas superficiales tienen mucha mayor posibilidad de contaminación microbiana, de modo que la filtración es, actualmente, un requisito para las aguas superficiales. Como muestra la Figura 6.2, una depuradora típica de aguas superficiales podría incluir la siguiente serie de pasos: 1. Enrejado y desarenado , donde se retiran los residuos flotantes de cierto tamaño y arenas y otros restos que sedimentan muy rápido, y podrían dañar el equipo subsiguiente. 2. Primera sedimentación (también llamada clarificación) donde se separan las partículas que sedimentan por la sola acción de la gravedad en el plazo de unas horas.
6
3. Mezcla y coagulación rápidas , proceso que utiliza sustancias químicas y agitación para ayudar a determinadas partículas suspendidas a colisionar y adherirse, formando partículas mayores. 4. Floculación , proceso durante el cual el agua se remueve de manera suave para facilitarla formación de «copos» que sedimentarán más fácilmente. 5. Segunda sedimentación , donde se ralentiza el flujo del caudal para que los copos sedimenten debido a la fuerza de gravedad. 6. Filtración, que retira partículas y copos demasiado pequeños o ligeros como para sedimentar a consecuencia de la gravedad. 7. Procesamiento de los sedimentos residuales , consiste en la desecación y eliminación de sólidos y líquidos recogidos de los tanques de sedimentación. 8. Desinfección por contacto , donde se añaden desinfectantes que permanecen el tiempo suficiente para inactivar cualquier patógeno que pudiera quedar, antes de distribuir el agua.
4. PROCESO GENERAL Sedimentación.La sedimentación, o precipitación gravitacional de las partículas suspendidas en el agua, es una de las formas más simples y antiguas de tratamiento de aguas. Simplemente permitiendo al agua reposar en cualquier lugar, desde una jarra hasta un embalse, decantando el aguay utilizando la superficie de ésta, a menudo se mejora considerablemente su calidad. Un depósito de sedimentación (también llamado clarificador) es un tanque grande, de forma rectangular o circular, diseñado para contener agua durante un periodo de tiempo suficiente como para permitir que la mayoría de las partículas sólidas que se hallan suspendidas, precipiten. Cuanto mayor sea el tiempo teórico calculado para la masa de agua, mayor y más caro tendrá que ser el tanque, pero de manera proporcional, más calidad tendrá el proceso. Estos depósitos suelen estar equipados con un dispositivo que permite limpiar los sedimentos residuales recogidos en el fondo. La sedimentación puede eliminar partículas que son contaminantes en sí, o pueden albergar otros contaminantes, como patógenos o metales. Aunque las partículas son de superficie irregular, su tamaño puede compararse con el diámetro de una esfera de volumen similar, la cual posee una velocidad de sedimentación idéntica. Ese diámetro equivalente se denomina diámetro hidrodinámico cuando se habla de la sedimentación de partículas en agua, y diámetro aerodinámico cuando la sedimentación ocurre en el aire. 7
Coagulación y floculación.El agua cruda puede contener partículas en suspensión que son demasiado pequeñas para sedimentar mediante la sola fuerza de la gravedad en un periodo de tiempo razonable y no pueden ser retiradas por una simple filtración. Muchas de estas partículas son coloides (partículas con un tamaño entre 0,001 y 1 μm). El objetivo de la coagulación consiste en alterar
las superficies de la partícula de tal modo que las permita adherirse a cada una de las demás. Así, pueden crecer y alcanzar un tamaño que permitirá su deshecho mediante la filtración o la sedimentación. La coagulación se considera un proceso de tratamiento químico que desestabiliza las partículas (las hace «pegajosas») como opuesto ante una operación de tratamiento físico , como la floculación, la sedimentación o la filtración. La mayoría de los coloides y partículas no sedimentarias de interés en tratamientos de agua permanecen suspendidas en solución porque tienen una carga superficial negativa que provoca que las partículas se repelan entre ellas. El propósito del coagulante es neutralizar la carga superficial, permitiendo así a las partículas unirse formando partículas mayores que pueden limpiarse con mayor facilidad. La mayoría de los coloides y partículas no sedimentarias de interés en tratamientos de agua permanecen suspendidas en solución porque tienen una carga superficial negativa que provoca que las partículas se repelan entre ellas. El propósito del coagulante es neutralizar la carga superficial, permitiendo así a las partículas unirse formando partículas mayores que pueden limpiarse con mayor facilidad. El coagulante habitual es el sulfato de aluminio (Alum), Al2 (SO4 )3 ∙18H2 O , aunque pueden utilizarse FeCl3 , FeSO4 , y otros coagulantes, como los polielectrolitos. . El sulfato de aluminio se ioniza en el agua, produciendo iones Al3 , algunos de los cuales neutralizan las cargas negativas de los coloides. La mayoría de los iones de aluminio, en cualquier caso, reaccionan con la alcalinidad en el agua (bicarbonato) y forman hidróxido de aluminio insoluble, Al (OH)3. La reacción general es:
Filtración.La filtración es uno de los medios más utilizados y de mayor efectividad para separar del agua las pequeñas partículas. Éstas incluyen también los patógenos, los cuales son esencialmente pequeñas partículas. En la filtración del agua potable, la técnica más común se denomina filtración rápida. La filtración rápida consiste en una o varias capas de un medio filtrante cuidadosamente tamizado, como arena, antracita o tierra de diatomeas sobre un lecho de gravilla. Las oquedades porosas entre los granos del medio son, a menudo, mayores que el tamaño de las partículas que se pretende erradicar, de modo que gran parte de la filtración se ejecuta mediante procedimientos distintos al simple escurrimiento. Desinfección.La operación final, pero de importancia primaria en la mayoría de los trenes de tratamiento es la desinfección. La desinfección debe cumplir dos objetivos: la desinfección primaria , matar todos los patógenos del agua, y la desinfección secundaria (o residual) para prevenir el hecho de que nuevos patógenos vuelvan a crecer y desarrollarse en el agua durante el periodo que transcurre antes de su consumo. Aunque tradicionalmente se añadía un solo desinfectante al agua para 8
cumplir con ambos propósitos, cada vez es más común utilizar un producto como desinfectante primario y otro como desinfectante secundario. El método de desinfección más utilizado es la desinfección con cloro libre porque resulta barato, fiable y fácil de usar. Aunque el cloro libre es sumamente efectivo contra las bacterias, su eficacia es menor cuando tratamos con oocitos de protozoos, especialmente los de Giardia lamblia y Cryptosporidium , y con virus. Una de las principales ventajas de la cloración sobre otras formas de desinfección es que se crea un residuo del cloro que actúa como desinfectante secundario en el agua tratada después de que ésta haya abandonado la depuradora. Una desventaja del cloro libre es la formación de subproductos de desinfección (SPD) halogenados. Los SPD incluyen los trihalometanos (THM), como el carcinógeno, el cloroformo (CHCl3) y los ácidos haloacéticos (AHA). El problema de los SPD del cloro libre ha fomentado interés en desinfectantes primarios alternativos, como el dióxido de cloro (ClO2) y el ozono (O3). Ambos tienen la ventaja de no crear THM ni AHA, El ozono es el desinfectante más poderoso y más efectivo contra las esporas y los virus que el cloro libre. El cloro libre en el agua se desarrolla dosificando con gas cloro (Cl2 (g)), hipoclorito de sodio (NaOCl) o hipoclorito de calcio (Ca(OCl)2). La sustancia dosificada reacciona en el agua y produce gas cloro disuelto (Cl2 (aq)), ácido hipocloroso (HOCl), e hipoclorito (OCl.), lo que contribuye a la concentración de cloro libre. La proporción relativa de cada una es una función del pH, como muestran las dos reacciones siguientes:
Trenes de Tratamiento.Con base en los contaminantes a ser eliminados, el número de procesos unitarios que pueden combinarse es ilimitado. El término tren de tratamiento se usa para describir una combinación particular de procesos o sistemas empleados para alcanzar un objetivo específico de tratamiento. Independientemente del análisis de factibilidad técnica de cada tratamiento, la configuración exacta del diagrama de flujo depende de las necesidades del usuario, de la experiencia del diseñador, de las regulaciones dadas por los organismos responsables, de la disponibilidad del equipo, de la facilidad de operación, de la disponibilidad del personal calificado, de los costos iniciales de construcción, y de los costos de operación y mantenimiento. El tratamiento requerido para un agua residual depende de los requerimientos para la descarga del efluente. Por ejemplo, cuando se descarga a un océano, los sólidos de gran tamaño se eliminan por cribado y los sólidos sedimentables por sedimentación, siendo sólo algunas de las etapas que integran el tratamiento. Las descargas en lagos, ríos, corrientes y estuarios requieren de un tratamiento tal que remueva contaminantes específicos. En la literatura, los esquemas de tratamiento se conocen como:
Primarios 9
Secundarios Terciarios (avanzados)
En un tratamiento primario, una porción de los sólidos suspendidos y la materia orgánica es eliminada del agua residual. Esta remoción es generalmente realizada mediante procesos físicos. El efluente del tratamiento primario contiene, comúnmente, grandes cantidades de materia orgánica, por lo tanto, una DBO alta. El tratamiento del efluente primario elimina la materia orgánica residual y suspendida; a esta etapa se le conoce como tratamiento secundario. En general, los procesos biológicos que emplean microorganismos para degradar la materia orgánica son usados en el tratamiento secundario. El efluente del tratamiento secundario contiene pequeñas cantidades de DBO y sólidos suspendidos y concentraciones variables de oxígeno disuelto. Cuando se requiere el reuso o control de la eutroficación del cuerpo receptor, se usan tratamientos terciarios.
Tratamiento de aguas residuales.Las plantas de tratamiento de aguas residuales se designan normalmente como de tratamiento primario, secundario , o avanzado , dependiendo del grado de purificación. Los tratamientos primarios eliminan alrededor del 35% de la DBO y el 60% de sólidos suspendidos. En las plantas de tratamiento secundario los procesos físicos se refuerzan con otros que utilizan microorganismos para oxidar los residuos.
10
Aunque el propósito principal del tratamiento primario (además de desinfectar los residuos) es eliminar los sólidos indeseables, y el principal objetivo del tratamiento secundario es reducir lo más posible la DBO.
Tratamiento primario Como aparece en la Figura 6.12, el tratamiento primario comienza con un simple enrejado. Las rejas impiden el paso a objetos flotantes grandes como trapos, palos, zapatos viejos y cualquier otra cosa que pueda presentarse, que de otro modo dañaría las bombas u obstruiría los tubos. Después del paso por las rejas, el agua pasa a una cámara de arena en donde se mantiene por unos minutos. El tiempo de detención (el volumen del tanque dividido por la velocidad del flujo) se fija a un valor suficientemente largo como para permitir que la arena, partículas y otros materiales pesados se decanten, y suficientemente corto para no permitir que los materiales orgánicos, más ligeros, se posen en el fondo. De la cámara de desarenado el agua pasa al tanque de sedimentación primario (también conocido como cuba de sedimentación o clarificador primario) donde se reduce la velocidad del flujo suficientemente como para permitir que la mayoría de los sólidos suspendidos se decanten por gravedad. Los sólidos que se sedimentan, llamados lodos primarios o lodos crudos, se extraen para un procesado posterior, como la grasa o la espuma que flota en la superficie del tanque. Si se trata únicamente de una planta de tratamiento primario, el efluente en este punto se desinfecta (normalmente con cloro o luz ultravioleta) para destruir las bacterias y controlar los malos olores. Después de esto se libera a la masa de agua receptora.
Tratamiento s ecundario (biológico) El propósito principal del tratamiento secundario es eliminar DBO adicional y sólidos suspendidos, más allá de lo que se consigue con la simple sedimentación.
11
La tasa de consumo de DBO es el objeto fundamental de atención en el tratamiento secundario. La materia orgánica que consumen los microorganismos se denomina genéricamente sustrato, y se mide en mg/L de DBO.
Tratamiento con lodos activados.El tipo más comúnmente empleado de proceso de crecimiento suspendido es el de los lodos acti vados. Hay muchas variantes de proceso de lodos activados pero todos ellos tienen dos cosas en común: dependen de la inyección de oxígeno extra al reactor y aumentan artificialmente la masa microbiana extrayendo y devolviendo al tanque de lodos activos una gran parte de las células microbianas del efluente del reactor. El oxígeno se inyecta al biorreactor por difusores, parecidos de alguna manera a los aireadores de los acuarios caseros. El oxígeno mantiene condiciones aerobias (oxigenadas), lo que facilita la rápida descomposición microbiana de la materia orgánica y agita la mezcla de aguas residuales con las células microbianas. Esto fomenta una exhaustiva mezcla del sustrato con los microbios y mantiene la masa entera en suspensión. La mezcla de agua aireada y la masa microbiana se denomina el licor de mezcla. Como se muestra en las Figuras 6.12 y 6.15, el proceso de lodos activados consta, cuando menos, de dos unidades elementales: el biorreactor y el clarificador secundario. Como las células microbianas producidas en el reactor de lodos son partículas, pueden separarse del agua por sedimentación. Esto se hace en el clarificador secundario. Gran parte de la masa celular decantada en el clarificador se devuelve al biorreactor por la línea de retorno de lodos acti vados (RLA), (Figura 6.15). Sin embargo, para mantener una concentración constante en el biorreactor, debemos retirar una parte a través de la línea de desecho de lodos acti vados (DLA) y así compensar la masa celular que está siendo creada en el tanque de lodos activados. Como se recicla más masa celular que agua, el tiempo promedio de retención de células es más largo que el de retención de agua en un proceso de este tipo.
12
5. LODO ACTIVADO Los lodos se definen como una mezcla que contiene una fase sólida suspendida en un medio líquido, dependiendo de las operaciones y procesos de tratamiento, la fase sólida será el 1225% del peso total. Los lodos provenientes del tratamiento de aguas residuales son producto de la concentración de sólidos contenidos en el efluente (lodos primarios), o de la formación de nuevos sólidos suspendidos (lodos activados) resultantes de la remoción de sólidos disueltos de las aguas residuales. En algunas ocasiones estos lodos son vertidos en el medio ambiente sin algún tratamiento previo. Sin embargo, a pesar de que esta práctica no siempre es ambiental ni económicamente viable, muy a menudo se realiza, tal es el caso de los lodos primarios. En el siguiente capítulo se discutirán algunas de las características que los hacen nocivos y se definirá el término estabilización a fin de sentar bases que sirvan para proponer un tratamiento adecuado para estos residuos. Finalmente se hará una descripción de los métodos más comunes de estabilización. Características de los lodos residuales. A causa de las características físico-químicas de los procesos de depuración de aguas residuales, los lodos tienden a acumular una serie de metales y compuestos orgánicos. Esta propiedad es una ventaja, cuando se considera la calidad del agua residual tratada, pero hace que la calidad del lodo dependa, fundamentalmente, de cuatro grupos de contaminantes principales:
Metales Los metales son esenciales para los organismos vivos se usan en pigmentos (Fierro, cobre, vanadio), enzimas (zinc), vitaminas (cobalto) y en otros procesos metabólicos. Los metales pesados comienzan a ser tóxicos a medida que aumenta su concentración. En los lodos encontramos zinc (Zn), cobre (Cu), níquel (Ni), cadmio (Cd), plomo (Pb), mercurio (Hg) y cromo (Cr) (tabla2.1). Su potencial de acumulación en los tejidos humanos y su biomagnificación en la cadena alimenticia suscitan preocupaciones, tanto medioambientales como sanitarias. Los metales están siempre presentes, a concentraciones bajas, en las aguas 13
residuales domésticas, pero las concentraciones preocupantes son sobre todo las que se encuentran en las aguas residuales industriales. El cadmio por ejemplo es un metal tóxico que no presenta ningún tipo de beneficio en el metabolismo humano, y puede ser transmitido de los lodos al suelo, del suelo a las plantas, de las plantas al ganado bovino, porcino, o aves y finalmente de los animales al ser humano. Tabla 2.1 Valores típicos para metales en lodos residuales Parámetro As Cd Cr Cu Pb Hg Ni Se Zn
Lodos de Aguas residuales domésticas (mg/kg) 10 – 50 10-400 50 – 200 95-700 200-500 1-11.2 110-400 10-180 1000-1800
Lodos de Aguas residuales domésticas+industriales(mg/ kg) 90-240 260-2650 960-2300 760-2790 2.6-5 200-900 800-460
Nutrientes Los lodos contienen cantidades apreciables de nitrógeno (N) y fósforo (P)(ver tabla2.2). El nitrógeno puede estar en una de sus 4 formas: N (orgánico), NH3-N, NO2-N, y NO3-N. Las 3 últimas formas están disponibles para que las plantas las usen como nutrientes, mientras que los microorganismos de la rizósfera deberán convertir el nitrógeno orgánico a una de sus formas inorgánicas antes de poder introducirlo en su metabolismo. Aproximadamente el 80% de todo el nitrógeno contenido en los lodos estará disponible para las plantas. El fósforo está disponible en la misma proporción encontrada en los fertilizantes inorgánicos, la tasa de utilización del fósforo esta en un rango de 40-80%. La peligrosidad de estos nutrientes radica en su potencial de eutroficación para las aguas subterráneas y superficiales. Sin embargo, se pueden considerar como fertilizantes valiosos. Tabla 2.2 Rangos de la presencia de N y P en lodos Parámetro
Lodo primario
Nitrógeno (N% de ST) Fosforo (PO5% de ST)
1.5 – 4 0.8 – 2.8
Contaminantes org ánicos Los plaguicidas, los disolventes industriales, los colorantes, los plastificantes, los agentes tensoactivos y muchas otras moléculas orgánicas complejas, generalmente con poca 14
solubilidad en agua y elevada capacidad de adsorción, tienden a acumularse en los lodos. Incluso están presentes en los lodos residuales hidrocarburos aromáticos, procedentes de la combustión de los combustibles fósiles. Todos ellos son motivo de preocupación por sus efectos potenciales sobre el medio ambiente y, en particular, sobre la salud humana. Una característica específica de este tipo de contaminantes, en comparación con los dos anteriores, es su variado potencial de biodegradación. Muchas de estas moléculas tienen un potencial de biodegradación lento, pero significativo. Por tanto, los sistemas biológicos de tratamiento, con tiempos de residencia más largos, tendrán una mayor capacidad para biodegradar estos compuestos indeseables.
Patógenos Al igual que las aguas residuales, los lodos contienen bacterias, virus, protozoarios, parásitos y otros microorganismos, algunos de ellos son benéficos mientras que otros son patógenos (ver tabla 2.3). Una vez que las aguas residuales se han sometido a un proceso de tratamiento, el efluente final estará prácticamente libre de patógenos, sin embargo durante la sedimentación primaria y secundaria los microorganismos patógenos estarán concentrados en los lodos. Existen tres tipos de microorganismos contenidos en los lodos que representan una amenaza para la salud pública estos son las bacterias, los parásitos y los virus. Salmonellae es el grupo predominante en los lodos, y numerosas bacterias patógenas están presentes. Salmonellae puede inactivarse por medio de incineración, y procesos como la digestión (aerobia y anaerobia) no conseguirá eliminarlo, pero si reducir considerablemente el riesgo de alguna infección. Los parásitos presentes en los lodos incluyen los huevos de cisticercos, nematodos y especies de ascaris, un solo embrión de cualquiera de estas especies es suficiente para causar una infección. Al igual que las bacterias la digestión solo eliminara el número de parásitos. Dentro de los virus podemos encontrar los causantes de la polio y la hepatitis así como rotavirus causantes de problemas gastrointestinales. Para inactivarlos se puede seguir la misma ruta de inactivación para las bacterias. Tabla 2.3 Niveles de indicadores de presencia de bacterias patógenas y virus en lodos Lodos sin tratar
Coliformes totales
Coliformes fecales
Streptococci
Primario
106-108
106-107
Secundario
107-108
Mezcla
107-109
Especies de
Virus
Salmonella
Pseudomonas aeruginosa
~106
4*102
3*103
0.0020.004 MPN
107-109
~106
9*102
1*102
0.15-0.026 MPN
105-106
~106
~5*102
~103-105
-
Fecal
entéricos
Lodos primarios y secundarios en el proceso de lodos activados.Los lodos producidos en el tratamiento de aguas residuales dependen del tipo de planta de tratamiento y de la operación de ésta. En una planta de aguas residuales domésticas, los lodos se generan principalmente en las etapas de tratamiento primario y tratamiento secundario.
15
Los lodos primarios se producen en la sedimentación primaria, en la cual se remueven sólidos sedimentables. La cantidad depende de la carga superficial o tiempo hidráulico de retención. En la sedimentación primaria con químicos se produce más lodo, producto de una mayor remoción y de la precipitación química de la materia coloidal. Los lodos secundarios se producen en procesos de tratamiento biológicos que convierten residuos o substratos solubles en biomasa. También incluyen la materia particulada que permanece en el agua después de la sedimentación primaria y que se incorpora en la biomasa. La cantidad producida depende de varios factores: eficiencia del tratamiento primario, relación de SST a DBO, cantidad de sustrato soluble, remoción de nutrientes y criterios de diseño del tratamiento. Los lodos secundarios se producen en los reactores biológicos y se sedimentan o separan del agua en los sedimentadores secundarios. Estos sedimentadores tienen en su base una tolva para almacenar y concentrar los lodos sedimentados. La extracción del lodo sedimentado se efectúa por carga hidráulica y por el accionamiento mecánico de las rastras que “barren” el
fondo del tanque, empujando los lodos sedimentados a la tolva para su extracción. En la Figura 2se presenta el diagrama de flujo de una PTAR con tratamiento primario y secundario.
Lodo Secundario
Lodo primario Cantidad y características
Las características de los lodos dependen principalmente de su origen, su tiempo de retención en las etapas de la PTAR y el tipo de tratamiento que han recibido. La composición química típica de los lodos producidos y tratados se presenta en la Tabla 1. Concepto
Unidades
Lodo primario
Lodo primario digerido
Lodo secundario
Concentración de sólidos Sólidos volátiles Proteína
%
5-9
2-5
0.8-1.2
% de ST
60-80
30-60
59-88
% de ST
20-30
15-20
32-41
Nitrógeno (N)
% de ST
1.5-4
1.6-3
2.4-5
Fósforo (P2O5) Óxido de potasio (K2O) Celulosa
% de ST
0.8-2.8
1.5-4
2.8-11
% de ST
0-1
0-3
0.5-0.7
% de ST
8-15
8-15
-
16
ST = Sólidos totales.
2-4
Lodo primario digerido 3-8
Lodo secundario -
% de ST
15-20
10-20
-
u. pH
5-8
6.5-8
Alcalinidad
mg CaCO3/l
500-1,500
Ácidos orgánicos Contenido energético
mg HAc/l
200-2,000
6.5-7.5 2,5003,500 100-600
1,100-1,700
kJ ST/kg
23,000-29,000
9,000-14,000
19,000-23,000
Concepto
Unidades
Lodo primario
Hierro Oxido de silicio (SiO2) pH
% de ST
580-1,100
Tabla 1 Composición física y química típica del lodo La cantidad de lodo producido y sus características dependen también del tipo de proceso en el que éste es producido. Un lodo primario, por ejemplo, presenta mejores características de sedimentación que uno secundario, además que tendrá una mayor concentración de sólidos. En la Tabla 2 se presentan las características y cantidades de lodo que se producen normalmente en diferentes procesos de tratamiento. Gravedad específica sólidos
Gravedad específica lodo
Producción de sólidos secos, kg/1000 m3
Sedimentación primaria
1.4
1.02
110-170
Lodos activados (purga)
1.25
1.005
70-100
Filtro biológico (purga)
1.45
1.025
60-100
Aireación extendida (purga)
1.30
1.015
80-120
Laguna aireada (purga)
1.30
1.01
80-120
Filtración
1.20
1.005
12-24
Remoción algal
1.20
1.005
12-24
Sedimentación primaria con adición de cal (350-500 mg/l)
1.9
1.04
240-400
2.2
1.05
600-1,300
1.20
1.005
12-30
1.28
1.02
-
Proceso
Sedimentación primaria con adición de cal (800-1,600 mg/l) Denitrificación con biomasa suspendida Filtro biológico de desbaste
Tabla 2 Características y cantidades de lodo típicas 17
El volumen de lodo depende en su mayoría del contenido de humedad. Un lodo primario tiene del 91 al 95% de humedad, con un valor típico del 94%. En cambio, un lodo secundario, tiene del 98.5 al 99.5% de humedad, con un valor típico del 99.2%. 6. MICROORGANISMOS El papel de los microorganismos.Para la remoción de la DBO carbonácea, la coagulación de los sólidos no sedimentables y disueltos y la estabilización de la materia orgánica, intervienen una serie de diferentes microorganismos, principalmente bacterias. Los microorganismos utilizan la materia orgánica coloidal y disuelta como alimento para llevar a cabo todas sus funciones metabólicas, como crecimiento y reproducción, generando como productos finales, varios tipos de gases y materia inorgánica y más células (biomasa). Ya que la gravedad específica de la biomasa es ligeramente mayor que la del agua, éstas pueden removerse por sedimentación. Para un diseño efectivo de un proceso biológico de tratamiento de aguas residuales es necesario entender claramente los siguientes puntos: a) b) c) d)
Las necesidades nutricionales de los microorganismos Los factores ambientales que afectan el crecimiento microbiano El metabolismo de los microorganismos La relación entre el crecimiento biológico y la utilización del sustrato
La eliminación de la DBO carbonosa, la coagulación de los sólidos coloidales no sedimentables, y la estabilización de materia orgánica se consiguen, biológicamente, gracias a la acción de una variedad de microorganismos, principalmente bacterias. Los microorganismos se utilizan para convertir la materia orgánica carbonosa coloidal y disuelta en diferentes gases y material celular (biomasa). Dado que esta biomasa tiene un peso específico ligeramente superior a el del agua, se puede eliminar por sedimentación. Es importante señalar que, salvo que la biomasa que se produce a partir de la materia orgánica se separe del agua, no se alcanzará un tratamiento completo. Debido a que la biomasa que es de naturaleza orgánica, aparecerá como parte de la medida de la DBO del efluente. Si no se separan las células, el único tratamiento que se habrá llevado a cabo es el asociado con la conversión bacteriana de una fracción de la materia orgánica presente originalmente en diversos productos gaseosos finales. Microbiología del proceso.Las dos principales metas del sistema de lodos activados son: a) La oxidación de la materia orgánica biodegradable en el tanque de aireación, donde la materia orgánica soluble y coloidal se convierte en células nuevas. b) Floculación o sea la separación de la biomasa formada del efluente tratado. Composición de los flóculos de lodos activados.Los flóculos contienen células bacterianas y partículas orgánicas e inorgánicas. El tamaño de los flóculos varía de 1 micra hasta 1000 micras y más. Las células viables en el flóculo (medidas por el contenido de ATP y la actividad enzimática de la deshidrogenasa) son del 5 al 20 % del total de las células. 18
Bacterias.Son los constituyentes más abundantes del flóculo, existen más de 300 especies reportadas que han sido aisladas del licor mezclado. Las bacterias son las responsables de la oxidación de la materia orgánica y de la transformación de los nutrientes, producen polisacáridos y materiales poliméricos que ayudan en la floculación de la biomasa microbiana. Los principales géneros son:
Zooglea Pseudomonas Flavobacterium Alcaligenes Bacillus Achromobacter Corynebacterium Comomonas Brevibacterium Acineto bacter
Organismos Filamentosos (Sphaerotilus, Beggiatoa)
Bacterias autotróficas nitrificantes (Nitrosomonas y Nitrobacter)
Bacterias sulfurosas fototróficas (Rhodospirillaceae)
En su mayoría son aerobias Gram negativas, utilizan la materia orgánica como fuente de carbono (heterótrofas) y, quimiolitotrofas capaces de oxidar el amoniaco y los nitritos, su tamaño oscila entre 0,5 y 5 μm.
Algunas bacterias tienen la capacidad de unirse unas con otras para formar los flocs, característica muy importante en los lodos activados ya que permite una alta eficiencia en el proceso de sedimentación secundaria para obtener un efluente final más transparente y de mejor calidad Figura 1. Los flocs están conformados por microorganismos, materia orgánica e inorgánica, y algunos filamentos unidos por una matriz de glicocalix producida por bacterias como la Zooglea ramigera que en unión con las bacterias filamentosas participan en la conformación estructural de los flocs Figura 2. Existen diversos factores que influyen en la formación y sedimentación de los flocs tales como la edad de los lodos, presencia de metales, compuestosorgánicos, agentes tensoactivos, la superficie química y densidad del floc, la presencia de bacterias floculantes y filamentosas. Estas últimas actúan como un entramado queda consistencia 19
al flóculo de manera que se pueden formar flóculos grandes y compactos que resisten la turbulencia del sistema de agitación. La presencia moderada de filamentos también ayuda a capturar y mantener atrapadas pequeñas partículas durante la sedimentación. El bajo número o la ausencia de las bacterias filamentosas permiten la formación de flocs pequeños y débiles que no sedimentan produciendo un efluenteturbio. Y el crecimiento excesivo de estas bacterias causan problemas de operación (i) Bulking o aumento en el volumen de los sólidos sedimentados por mala compactación y (ii) Foaming o formación de espumas debido a la presencia de microorganismos hidrofóbicos como Michothrix parvicella o actinomicetos ramificados Gram positivos del género Nocardia. Las bacterias filamentosas más comúnmente encontradas en un sistema de lodos activados son: Sphaerotilus natans, Beggiatoa, Nocardia, Nostocoida limícola I, II y III, Thiothrix I y II, Tipo 021N, Tipo 0041, Tipo1863 y Tipo 0211.
S phaerotilus natans Bacteria filamentosa con un diámetro entre 1,3 y 2,4 μm, Gram negativa, alargada, delgada, compuesta por células redondeadas por una delgada vaina fina y transparente sin ramificaciones, o en algunos casos con ramificaciones falsas. Su presencia se relaciona con concentraciones bajas de oxígeno disuelto, fósforo y nitrógeno y relaciones F/M entre 0,7 a 0,2 KgDBO5/KgSSV*d Figura 3.
Thiothrix Bacteria filamentosa recta o ligeramente curvada, septada, con un diámetro entre 0,5 y 1,5 μm, con células
rectangulares, y gránulos de azufre en el interior. Está relacionada con los problemas de bulking debido a la presencia de compuestos azufrados, alta carga orgánica, déficit de nitrógeno Figura 4. Tipo 021N Bacteria filamentosa con diámetro entre 1 y 2,4 μm, sin ramificaciones y sin presencia de gránulos en el interior, conformado por células discoides o cuadradas. Está asociada a afluentes con alto contenido de compuestos fácilmente biodegradables como ácidos grasos y escasez de oxígeno Figura 5.
Zooglea
Bacilos Gram negativos del grupo de las Pseudomonas. Las pseudomonas comprenden también un grupo de cepas que típicamente residen en aguas contaminadas y 20
digestores aerobios de residuos, formando grandes masas de células que se mantienen unidas por medio de grandes cantidades de una poliglucosa extracelular en fibrillas. Estos organismos, denominados ZOOGLEA, se distinguen por su característica formación de flóculos en determinadas condiciones de crecimiento. Zoogloea juega un papel importante en el tratamiento de las aguas residuales, ya que es capaz de disminuir la demanda de oxígeno biológico. También tiene la capacidad de mejorar la formación de lodos. La bacteria de lodos activados que crean hábitats para flóculos de lodos activados. Se ha estudiado que las altas cantidades de Zoogloea ramigera normalmente se correlaciona con la sobrecarga de plantas de aguas residuales. Los flóculos que forman depositan en el fondo del tanque de tratamiento de los desechos de agua y ayudan al proceso de purificación.
Flavobacterium-Cytophaga Unido: Bacterias Filo: Bacteroidetes Clase: Flavobacterias Orden: Flavobacteriales Familia: Flavobacteriaceae Género: Flavobacterium
Unido: Bacterias Filo: Bacteroidetes Clase: Cytophagia Orden: Cytophagales Familia: Cytophagaceae Género: Cytophaga
Pseudomonas o C omamonas ; bacterias filamentosas sin septos.
Los miembros del grupo Cytophaga-Flavobacterium son Gram-negativas, heterótrofos, no formadora de esporas varillas que poseen la motilidad de deslizamiento. Las bacterias de este grupo pertenecen al género Flavobacterium, y la Cytophaga género y se caracterizan por su fenotipo y las bacterias .Estas secuencia 16S rRNA pueden distinguirse por su tipo flexirubin pigmentation produced solamente por este grupo. Por otra parte, los miembros menores de este grupo son principalmente aeróbico con algunos anaerobios facultativos. Bacteroidetes se pueden encontrar en todo el mundo en toda la biosfera. El grupo se desarrolla
en la rizosfera, que es un área del suelo que está directamente asociado con raíces de las plantas. En estos agregados del suelo, los miembros influyen en el ciclo del carbono a través de la degradación de los compuestos orgánicos de carbono. El grupo Cytophaga-Flavobacterium 21
también prospera en el agua costera, el agua en alta mar, los sedimentos, las fuentes hidrotermales, y la región polar.
Arthr obacter
Arthrobacter es un género de bacterias comúnmente encontradas en el suelo. Todas las especies de este género son bacterias Gram-positivas, aerobias obligadas y con forma de bacilo durante la fase de crecimiento exponencial y de coco durante la fase estacionaria. Los cocos son resistentes a la desecación y a la falta de nutrientes. El género se distingue por su inusual hábito de "snapping division" en la que la pared celular exterior se rompe por una juntura, de tal forma que los bacilos se rompen en cocos. Bajo el microscopio estas células en división aparecen con forma de "V". Otra característica notable es la utilización de piridona como única fuente de carbono.
Bacillus cereus
Bacilo Gram positivo, esporulado, anaerobio facultativo y móvil. La espora es ovoidea, central y no deformante. Hidroliza la lecitina de la yema del huevo y no fermenta el manitol. Temperatura óptima 30°C a 37°C, su temperatura de crecimiento 5°C a 55°C y temperatura de germinación 5°C a 8°C. Su pH óptimo 4.5 a 9.3, Aw 0.95 y su concentración de sal 7.5%. Produce dos tipos de toxiinfecciones alimentarias: la forma diarreica y la forma emético.
B acillus cereus
Bacterias nitrificantes, cualquiera de un pequeño grupo de aeróbicos bacterias que utilizan productos químicos inorgánicos como fuente de energía. Son microorganismos que son importantes en el ciclo del nitrógeno como convertidores de amoniaco del suelo a los nitratos, compuestos utilizable por las plantas. El proceso de nitrificación requiere la mediación de dos grupos distintos: bacterias que convierten el amoníaco en nitritos y las bacterias que convierten los nitritos a los nitratos. En la agricultura, el riego con soluciones diluidas de resultados de amoniaco en un aumento en el suelo nitratos a través de la acción de bacterias nitrificantes.
Nitrosomonas; es un género de bacterias elipsoidales del suelo.
Son importantes en el ciclo del nitrógeno por transformar amonio (NH 4) a nitrito (NO2) y así obtienen su energía de la quimiosíntesis.
Nitrobacter; es un género de forma de barra, en su mayoría gram-negativas, y quimioautotróficas bacterias. Juega un papel importante en el ciclo del nitrógeno por oxidación de nitrito en nitrato en el suelo. A diferencia de las plantas, en los que la transferencia de electrones en la fotosíntesis proporciona la energía para la fijación de 22
carbono, Nitrobacter utiliza la energía de la oxidación de nitrito iones, NO 2-, en nitrato de iones, NO3-, para satisfacer sus necesidades energéticas. Nitrobacter fija el dióxido de carbono a través del ciclo de Calvin para sus requisitos de carbono. Nitrobacter tienen un grado óptimo de pH entre 7,3 y 7,5, y morirán en temperaturas superiores a 120 ° F (49°C) o por debajo de 32 ° F (0°C). Algunas fuentes consideran Nitrobacteraceae sea la familia del Nitrobacter género. Especies en el Nitrobacter género incluyen Nitrobacter winogradskyi, hamburgensis Nitrobacter, Nitrobacter vulgaris y alkalicus Nitrobacter. De acuerdo con Grundmann, Nitrobacter parecen crecer de manera óptima a 38 ° C ya un pH de 7,9, pero Holt afirma que Nitrobacter crecer de manera óptima a los 28 ° C y crece dentro de un intervalo de pH de 5,8 -8,5 y tiene un óptimo de pH entre 7,6 y 7,8. Nitrobacter pertenece a la α -subclase de la Proteobacteria. Nitrobacter puede o bien en forma de bastón, en forma de pera o pleomórfico. Las células normalmente se reproducen por gemación. Carboxisoma que la fijación de carbono ayuda se encuentran en las células cultivadas y lithoautotrophically mixotróficamente. Otros servicios incluidos conservación de energía son los gránulos de PHB y polifosfatos. Cuando tanto el nitrito y sustancias orgánicas están presentes, las células se exhiben crecimiento bifásico, en primer lugar se utiliza el nitrito y después de una fase de latencia, se oxida la materia orgánica. Crecimiento quimio-organotróficas es lenta y por lo tanto más desequilibrada gránulos hidroxibutirato poli- β- son vistas que distorsionan la forma y tamaño de las células.
Alcalig enes
Alcaligenes es un género de bacterias Gram-negativas, aeróbicas bacterias, en forma de bastoncillos. Las especies son móviles con uno o más peritricoso flagelos y rara vez no móviles. Es un género de bacterias no fermentadoras. Además, algunas cepas de Alcaligenes son capaces de respiración anaerobia, pero tienen que estar en la presencia de nitrato o nitrito; de lo contrario, su metabolismo es respiratorio y nunca fermentativo; El género no utiliza hidratos de carbono. Las cepas de Alcaligene s se encuentran principalmente en el tracto intestinal de los vertebrados, los materiales en descomposición, productos lácteos, agua y suelo; que se pueden aislar de respiratorio humanos y gastrointestinales y heridos en pacientes hospitalizados con sistemas inmunes comprometidos. Ellos son en ocasiones la causa de infecciones oportunistas, incluyendo la septicemia nosocomial. Hongos.En general, las condiciones que prevalecen en un sistema de lodos activados, no favorecen el crecimiento de hongos, sin embargo, en algunas ocasiones se observan algunos filamentos fungales. Este crecimiento fungal puede favorecerse en condiciones de pH bajo, toxicidad y efluentes con deficiencia de nitrógeno. Algunos géneros encontrados son los siguientes:
Geotrichium Penicillium 23
Cephalosporium Cladosporium Alternaria
Geotrichum
El Geotrichum es un hongo hallado cosmopolitamente en suelo, agua, aire, detritos, plantas, cereales, productos lácteos; común en la flora normal humana y se aísla de esputo y heces. Así como coloniza el tracto intestinal, Geotrichum puede causar infecciones oportunistas en huéspedes inmunocomprometidos; esas infecciones se refieren como geotricosis. Las infecciones usualmente se adquieren vía ingestión o inhalación. En condiciones climáticas tropicales 30 ºC y 90% de humedad relativa, destruye los CD y DVD. Se reproduce sobre el soporte y destruye la información almacenada, primero degradando el borde externo del soporte. Esto ocurre porque el hongo se alimenta del carbono y el nitrógeno de la capa plástica de policarbonato, destruyendo así las pistas de información. Este hongo crece y se reproduce con facilidad dentro de la estructura de un CD o DVD en las condiciones expuestas.
Penicillium
Penicillium es un género del reino Fungi. Incluye más de 300 especies, la más conocida es Penicillium chrysogenum, productora de penicilina.
Naranja colonizada por hongos del género penicillium
La primera descripción del género penicillium en la literatura científica fue realizada por Johann Heinrich Friedrich Link en el año 1809. Link incluyó en su trabajo 3 especies: Penicillium candidum, Penicillium expansum y Penicillium glaucum. En 1979 una monografía de John I. Pitt dividió el género en 4 subgéneros: Aspergilloides, Biverticillium, Furcatum y Penicillium. Se caracterizan por formar conidios mediante una estructura ramificada que recuerda la forma de un pincel, las ramificaciones terminan en unas células que se conocen como fialides. Las fiálides originan las esporas. Cuando existe solamente un verticilo se denomina monoverticilado y si existen varios biverticilado, terverticilado o poliverticilado. Distribución: El Penicillium es un género grande que puede encontrarse casi por todas partes,
siendo el género de hongos más abundante en suelos. La fácil proliferación de los Penicillium en los alimentos es un problema. Algunas especies producen toxinas, sin embargo muchas 24
especies de Penicillium son beneficiosas para los seres humanos. Los quesos tales como el roquefort, brie, camembert, stilton, etc. se crean a partir de la acción de diferentes especies de Penicillium sobre la leche, y son absolutamente seguros de comer. El antibiótico penicilina es producida por el hongo Penicillium chrysogenum, un moho ambiental.
Cephalosporium acremonium
La primera cefalosporina fue aislada de cepas del hongo Cephalosporium acremonium de una alcantarilla en Cerdeña en 1948 por el científico italiano Giuseppe Brotzu. Él notó que estas cepas producían una sustancia eficaz contra la salmonela, Salmonella typhi. Del líquido de cultivo del hongo, se obtuvieron 3 antibióticos diferentes, denominados P, N y C. La cefalosporina C fue aislada en la Escuela de Patología "Sir William Dunn" de la Universidad de Oxford y una molécula más eficaz derivada fue comercializada por la compañía Eli Lilly en la década de los sesenta. La estructura química de las cefalosporinas deriva del ácido-7-cefalosporánico que, de la misma forma que la penicilina, tiene un anillo beta-lactámico, y, además, un anillo dihidrotiazínico. La actividad antimicrobiana intrínseca de las cefalosporinas naturales es baja, pero la adición de diversos sustituyentes ha originado cientos de compuestos potentes y de baja toxicidad. Las cefalosporinas actúan de la misma manera que las penicilinas: interfiriendo en la síntesis de peptidoglicano de la pared celular bacteriana, e inhibiendo la transpeptidación final, necesaria para la reticulación. Esto genera un efecto bacteriolítico. Protozoarios.Los protozoarios son organismos pertenecientes al reino Protista y que son predadores de bacterias. Los principales grupos son los siguientes: a) Ciliados
Su medio de locomoción son los cilios y por el movimiento de éstos se hacen llegar el alimento. Se clasifican en libres, trepadores y anclados. Los principales géneros son: Ciliados libres:
Chilodonella Colpidium Blepharisma Euplotes Paramecium Leonotus Trachelophylum Spirostomum
Ciliados trepadores: 25
Aspidisca Euplotes
Ciliados anclado:
Vorticella Corchesium Opercularia Epystilis b) Flagelados
Su medio de locomoción es mediante uno o varios flagelos. Algunos ejemplos de protozoarios flagelados son: Bodo, Pleuromonas y Monosiga c) Rhizopoda o Amiboidea
Su movimiento es por medio de pseudópodos o falsos pies, ejemplos: Amoeba y Thecamoeba. Los protozoos son organismos microscópicos, unicelulares, eucariotes, autótrofos, la mayoría heterótrofos y aerobios, actúan como bioindicadores de las plantas de tratamiento ya que son sensibles a compuestos tóxicos y a la ausencia de oxígeno. Después de las bacterias, son los segundos degradadores de materia orgánica soluble e insoluble, se alimentan de bacterias libres. Los principales subgrupos presentes en los lodos activados son los flagelados, ciliados libres y pedunculados y amebas.
Epistylis sp.
Es un protozoo ciliado, pedunculado, móvil, que se alimenta de bacterias libres. Su presencia se relaciona con una carga orgánica media en lodos activados Figura 6.
Vorticella convalaria
Protozoo solitario, fijo al sustrato mediante pedúnculo contráctil. Habita medios con cierta cantidad de materia orgánica y se desarrolla en sistemas de lodos activados con 26
funcionamiento estable y buena sedimentabilidad, es la especie más frecuente en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) Figura 7.
Opercularia sp.
Son colonias de ciliados sésiles, con tallos ramificados, con vacuola contráctil y micronúcleos visibles, su presencia indica la entrada de efluentes industriales y baja sedimentación Figura 8.
Arcella
Es una de las amebas más comunes en los ecosistemas de agua dulce, con un orificio en el centro por donde emergen los pseudopodos. Su presencia en lodos activados se relaciona con baja carga orgánica (Patterson), buenas concentraciones de oxígeno y buena depuración. Cuando las temperaturas son altas se observa mayor cantidad de estas, son de color amarillo cuando están envejeciendo Figura 9.
Ameba
Células desnudas que cambian constantemente de forma, están rodeadas por una capa exterior transparente llamada ecdoplasma, una interna granular llamada endoplasma, están asociadas a cargas orgánicas altas y a bajos rendimientos en los procesos de depuración Figura 10.
27
Paramecium
Los paramecios son protistasciliados con forma ovalada, habituales en aguas dulces estancadas con abundante materia orgánica, como charcos y estanques. Son probablemente los seres unicelulares mejor conocidos y los protozoos ciliados más estudiados por la Ciencia. El tamaño ordinario de las especies de paramecios está comprendido entre 0,05 y 0,33 milímetros. Carecen de flagelos, pero los cilios son muy abundantes y recubren toda su superficie. A ellos les corresponde proporcionar movimiento al organismo. La membrana externa absorbe y expulsa regularmente el agua del exterior con el fin de controlar la osmorregulación, proceso dirigido por dos vacuolas contráctiles. En su anatomía destaca el citostoma, una especie de invaginación situada a todo lo largo del paramecio de la que éste se sirve para capturar el alimento, conformado por partículas orgánicas flotantes y microorganismos menores. El citostoma conduce a una citofaringe antes de que el alimento pase al interior de este protozoo. Otros orgánulos de fácil observación son el núcleoeucariota, situado junto a un "micronúcleo" en el centro del paramecio, y las vacuolas digestivas, que digieren constantemente el alimento capturado. Los desechos se expulsan por exocitosis, mediante vacuolas de secreción que se originan a partir de las digestivas. Como muchos otros microorganismos, los paramecios se reproducen asexualmente por fisión binaria o mitosis y por conjugación.
Vorticella
Vorticella es un género de protozoo, con más de dieciséis especies conocidas. Es un microorganismo unicelular ciliado de agua dulce eutrofizada, solitario o en grupos. Su cuerpo es de forma campanular o vesicular, y se une al sustrato con su pedúnculo contráctil. Tiene el aparato oral con una corona de cilios, de varios estratos, y forma una corriente de la cual va extrayendo bacterias que come. Ocasionalmente, pueden contraer violentamente su cuerpo ante estímulos externos. Tiene reproducción asexual o por conjugación sexual. Clonalmente, una o dos células hijas entran en una fase morfológica intermedia, como cápsula cilíndrica, las telotrocas. Así, la célula forma su corona ciliar ventralmente, y el aparato oral se retrae. Luego, se fija a un punto del sustrato y la telotroca pasa gradualmente a la forma común de vorticella. Se abren las ciliar orales, las posteriores desaparecen y crece el pedúnculo.
Hypotrichia
Hypotrichia es un grupo de protistas del filo Ciliophora, incluido en Spirotrichea. La mayoría son de forma oval, con un pellicle rígido, y presentan cirros distribuidos en penachos aislados por la superficie ventral de la célula. Algunos también tienen cilios dorsales que funcionan como cerdas sensoriales. Géneros comunes son Euplotes y Aspidisca. Como otros ciliophora, los hypotrichea se reproducen por división celular y conjugación. 28
Hypotrichia fue primero definido por Friedrich von Stein en 1859. Stichotricha, que también tienen cirros, fueron incluidos originalmente aquí, y separados más tarde por Small y Lynn en 1981, que los situaron en Nassophorea debido a varias particularidades en su infraciliatura. Sin embargo, esquemas más recientes revierten este movimiento, y algunos estudios moleculares sugieren que puedan ser parafiléticos a los Stichotrichia tal como se definen actualmente. Rotíferos.Los rotíferos son organismos multicelulares. Su tamaño fluctúa entre las 100 y 500 micras. Los rotíferos presentes en lodos activados pertenecen a dos órdenes principales:
Bdeloidea (Philodina y Habrotocha ) Monogononta ( Lecane y Notomata )
El papel de los rotíferos en los lodos activados es: remover las bacterias suspendidas no floculadas y contribuir con sus desechos a la formación del flóculo. Son metazoos, pluricelulares con estructuras más desarrolladas que los protozoos, son móviles, metabolizan partículas sólidas y se alimentan de protozoos y bacterias. Su presencia se relaciona con una elevada edad de lodos y una buena calidad del efluente Figura 11. Metazoos. Aunque pueden estar presentes en las balsas de activación organismos multicelulares tales como Nemátodos, Anélidos, Crustáceos o Acaros, los organismos multicelulares más comunes son los Rotíferos. Eliminan bacterias libres y posibles patógenas y producen un mocus que mantienen el flóculo junto con el exopolisacárido producido por la bacteria Zooglea ramigera. Algas microscópicas.Si bien no suelen formar parte del flóculo, pueden aparecer en aquellas aguas residuales con gran cantidad de materia orgánica. Entre las más comunes se encuentran Cosmarium y Pediastrum (chlorophyta); Euglena (Euglenophyta) y Pinnularia (Chrysophyta). 7. PARAMETROS DE CONTROL El tratamiento secundario (lodos activados) que es un sistema de tratamiento en el cual una masa de microorganismos (biomasa) es completamente mezclada con la materia orgánica que se encuentra en el agua residual está en presencia del oxigeno, de manera que está les sirve de alimento para su producción y así la degradación de compuestos orgánicos, contenidos de nutrientes, patógenos y parásitos. En la biomasa encontramos las bacterias que son el componente biológico más importante del proceso biológico pero además de las bacterias hay otros microorganismos que se consideran 29
necesarias y su presencia en el sistema indica ciertos comportamientos del proceso. Entre las más comunes tenemos protozoos, hongos, rotíferos, Filamentosas o Zoogloea entre otras. A medida que microorganismos crecen, estos se multiplican y se agrupan unos a otros (floculan) para formar una masa activa de microorganismos llamada “lodo activado”. Dado que este proceso es eficiente se debe tomar en cuenta también algunos componentes básicos que nos ayuden a optimizar la operación. Dentro de estos componentes está el monitoreo microscópico adecuado que se le debe dar a la biomasa o microorganismos, las instalaciones que presenta la industria para proceder a utilizar un sistema de lodo activado y lo más importante la constante capacitación que se le debe dar a los encargados de las plantas de tratamiento para que así ante cualquier eventualidad tengan las herramientas necesarias para hacer frente. A continuación se podrá ver un esquema de lodo activado:
Figura 1 Como se puede ver en la anterior figura y una de las diferencias que hay entre un sistema de lodo activado y las lagunas de aireación es la recirculación de lodo que se debe de realizar dependiendo de su caudal para mantener la relación en el sistema. Se debe de tener en cuenta las características que va a presentar el agua que va a entrar a nuestro sistema secundario, para así poder controlar los parámetros óptimos para una operación de planta ideal. Dentro de estos sistemas tenemos que tomar en cuenta ciertos parámetros, de los más importantes están: caudal a tratar, características del agua, demanda química de oxígeno, demanda biológica de oxígeno, sólidos suspendidos, turbidez, color. Además de parámetros de diseño que nos dan la información capacidad de la planta tanto en caudales, volumen de reactores o de clarificadores. Lo anterior y con el fin de identificar las particularidades que puede presentar los diferentes procesos industriales y esto a su vez la variabilidad de aguas residuales que se pueden generar. Es importante entonces tener en cuenta una serie de valores y análisis sumamente importantes para lograr optimizar el tratamiento biológico desde sus diferentes etapas como agua de entrada, tiempo en el reactor, tiempo en el clarificador, caudales de recirculación y caudales de purga: 30
Descripción Agua de entrada
Reactor
Parámetros de control del sistema biológico Parámetro Unidad Caudal m3/día Sólidos suspendidos mg/L DBO mg/L DQO mg/L MLSS mg/L MLVSS mg/L IVF mL/g Análisis microscópico Microorganismos Relación alimento – microorganismos, d Cm = F/M 1
Edad Lodo (MCTR) Oxígeno Disuelto Carga superficial de sólidos Clarificador Carga Hidráulica Lecho de lodo Sólidos suspendidos DBO Agua tratada DQO Turbidez Caudal Exceso de lodo MLSS ó % concentración Caudal Recirculación MLSS ó % concentración Cuadro 1
días mg/L Kg/m2 m m3 mg/L mg/L mg/L NTU m3/día mg/L ó % m3/día mg/L ó %
Dentro de las características del caudal de entrada a nuestro sistema biológico debemos controlar lo siguiente: a. Factores en el Caudal
Temperatura La depuración biológica se desarrolla de forma adecuada entre los 2 límites de temperatura 12oC y 38oC.
pH El pH se podría manejar en un rango de 6.5 a 8.5, si se diera fuera de estos rangos lo recomendable sería ajustar ph para así poder mejorar nuestro sistema. 31
S ólidos s us pendidos Es la materia que permanece en suspensión en el agua residual y se determina como la cantidad de material retenido después de realizada la filtración de una muestra.
La demanda química de oxíg eno (DQO) Se define como cualquier sustancia tanto orgánica (75%) como inorgánica (25%) susceptible de ser oxidada, mediante un oxidante fuerte que debido a sus propiedades químicas únicas, el ión dicromato (Cr2O72-) es el más utilizado. La cantidad de oxidante consumida se expresa en términos de su equivalencia en oxígeno y se expresa en mg/l O 2.
La demanda biológ ica de oxíg eno (DB O 5 ) Es la cantidad de oxígeno que los microorganismos como las bacterias consumen durante la degradación de las sustancias orgánicas contenidas en la muestra. Se expresa en mg / l. b. Factores en el reactor
Tiempo de retención hidráulico Es el tiempo que las bacterias están en contacto con el agua residual, es un factor importante de diseño y operación. Se debe tener e tiempo necesario para que las bacterias asimilen la materia orgánica que contiene el agua residual. Si no se tiene un tiempo de retención adecuado no se lograra remover toda la materia orgánica y la DBO del efluente será alta.
S ólidos S edimentables Es la materia que en el agua no permanece en suspensión durante un tiempo definido, si no que sedimenta al fondo de el recipiente que se encuentre, estos sólidos son expresados en volumen mL/L o peso mg/L.
Nutrientes Los nutrientes normalmente están presentes en cantidades suficientes en el agua residual, pero hay procesos industriales en los cuales no se encuentran nutrientes necesarios para tener suficiente nitrógeno (N) y fósforo (P). La relación se describe a continuación: Relación DBO : N : P 100 : 5 : 1 Relación DQO : N : P 100 : 10 : 1
S ólidos en Licor Mezclado (MLS S ) MLSS (Sólidos suspendidos en Licor Mezclado). Mide la cantidad de sólidos suspendidos totales en el tanque de aireación. MLVSS (Sólidos suspendidos volátiles en Licor Mezclado)
32
MLVSS se considera que representa la población de microorganismos en el tanque de aireación. Realmente, los microorganismos VIVOS comprenden solamente un 25-50% del MLVSS. (Otros sólidos suspendidos están inter mezclados con microorganismos biológicamente activos). Mide la porción volátil del MLSS (550°C).
Demanda de Oxíg eno Es importante para que se den las reacciones químicas de la materia orgánica y va dependiendo de la DBO 5 que se ingresa al sistema, la cantidad de sólidos que hay en el tanque, ósea el aire necesario para mantener activos los lodos y la respiración endógena de los microorganismos.la concentración de oxígeno disuelto debe ser mantenida entre 1,5 y 4 mg/L, pero el valor más utilizado es 2 mg/L.
R elación Food/Mas s (F: M) Es un parámetro usado para diseño del proceso, es ideal para que los microorganismos tengan la cantidad adecuada de alimento, poco o demasiado alimento causa problemas de sedimentación en el clarificador, en otras palabras nos expresa la cantidad de carga orgánica de un proceso de lodo activado.
=
∗ ∗
Donde: DBO= Demanda Biológica Oxígeno (mg/L) Q= Caudal (m3) Vr= Volumen Reactor (m3) MLVSS= Sólidos Suspendidos Volátiles en Licor Mezclado (mg/L)
E dad del Lodo (MCR T o STR ) (Tiempo de retención de s ólidos ) Es la relación entre la cantidad total de sólidos que se encuentran en el sistema dividido entre la cantidad de sólidos que salen del sistema por una unidad de tiempo (días). También llamado MCRT o tiempo medio de residencia de célula. Cuando la edad del lodo está más alto del rango recomendado, se habla de “lodo viejo”; la biomasa es sobre oxidada y efluente en clarificador arrastra flocs muy finos, cuando este rango está por debajo se habla de “lodo joven”, el cual es liviano, voluminoso, flotante, disperso y de lenta sedimentación. En esto de la edad del lodo los valores de los libros son guías no hay valores estándar en su mayoría se basa por la experiencia que puede tener cada planta. =
∗ ( + ) ( ∗ ) + ( ∗ )
Donde MCRT= Edad lodo (días) 33
Q= Caudal entrada (m 3) Vc= Volumen Clarificador (m 3) Vr= Volumen Reactor (m3) MLVSS= Sólidos Suspendidos Volátiles en Licor Mezclado (mg/L) EFFssv= Sólidos suspendidos en el efluente (mg/L) Qwas= Caudal de Purga. (m 3/ día) RASssv= Sólidos suspendidos en el sedimentador (mg/L)
S VI (Í ndice de volumen de lodo) Es un indicador para determinar la sedimentabilidad de un lodo. Por definición corresponde al volumen ocupado por un gramo de sólidos suspendidos al cabo de 30 minutos de sedimentación. Es en factor muy importante para lo que es el sistema de lodo activado debido a lo siguiente: IVL (ml/g) < 50 80 – 150 150 – 200 200 – 400 > 400
Sedimentabilidad Características Mala Pin Point Floc (mala sedimentabilidad) Muy buena Efluente bueno Tolerable Peligro de pérdida de lodo Lodo con problemas (bulking Mala Lodo filamentoso) Muy Mala Pérdida total de lodo Cuadro 2
c. Factores en el Clarificador
Caudal de recirculación El lodo sedimentado en el clarificador se recirculan con respecto al reactor biológico con el fin de mantener una determinada carga. Esto es sumamente y se conoce como la cantidad de lodos activados retornados (RAS). Caudal de Purga El control de un proceso de lodos activados es importante para mantener altos niveles en el funcionamiento del tratamiento es importante controlar la purga de lodos activados (WAS). =
∗ ( + ) ∗
Donde: MCRTdes= Edad lodo deseado (días) Vc= Volumen Clarificador (m 3) Vr= Volumen Reactor (m3) 34
MLVSS= Sólidos Suspendidos Volátiles en Licor Mezclado (mg/L) Qwas= Caudal de Purga. (m 3/ día) RASssv= Sólidos suspendidos en el sedimentador (mg/L) Todo lo anterior son herramientas que se pueden utilizar y que además dependen de las condiciones y formas de trabajo de cada planta, por lo que es importante analizar los diferentes parámetros que nos pueden ayudar a controlar nuestra planta.
La calidad exig ida al efluente La calidad que las autoridades exijan al agua de salida, va a determinar tanto el funcionamiento del proceso como el control del mismo. Si se requiere un alto grado de tratamiento, el proceso deberá estar muy controlado y probablemente se requiera de un tratamiento adicional. Dicha calidad deberá ser determinada a través de las analíticas realizadas por el laboratorio.
Caracterís ticas del agua res idual a tratar Los caudales y características del afluente, se encuentran fuera del campo de actuación del operador, siendo competencia del laboratorio y de las autoridades municipales que controlan los residuos que se vierten en el sistema colector, evitando que determinadas industrias viertan residuos tóxicos para los microorganismos que trabajan en la cuba de aireación.
Cantidad de microorg anis mos activos que se neces itan en el tratamiento La proporción entre la cantidad de microorganismos activos y el alimento disponible, es un parámetro decisivo en el control del proceso. Si esta proporción no es equilibrada, aparecerán serios problemas en planta. El número de organismos aumenta también al aumentar la carga de materia orgánica (alimento) y el tiempo de permanencia en la cuba de aireación (edad del fango). El operador deberá eliminar el exceso de microorganismos (fangos en exceso o purga de fangos) para mantener el número óptimo de trabajadores para el tratamiento eficaz de las aguas. Por otra parte, es fundamental proceder a una recirculación de fangos desde el decantador hasta la cuba de aireación, para mantener una concentración de organismos suficiente, ya que si no se irían eliminando y se acabaría con un lavado del tanque. El fango del decantador debe extraerse tan pronto como se forme la manta de fangos, ya que de permanecer en él, pueden darse fenómenos que hagan que el fango flote. El sistema de bombeo de fangos, por tanto, debe encontrarse en condiciones óptimas para actuar cuando se le necesite. Para conocer la concentración de microorganismos del licor de mezcla y de los fangos de recirculación, se determinará el nivel de sólidos volátiles en ambos. 8. PARAMETROS DE CALIDAD DEL AGUA Y CRITERIOS DE CALIDAD
Los parámetros de calidad del agua residual que tienen importancia en los vertidos de aguas residuales son el oxigeno disuelto (OD), sólidos suspendidos, bacterias, nutrientes, pH y compuestos químicos tóxicos, entre los que se encuentran los compuestos orgánicos volátiles, los neutralizadores ácidos/ básicos, metales, pesticidas y bifenilospoliclorados (PCBs). La importancia del OD para la vida acuática se debe a que, en los casos en los que el nivel de OD se sitúa por debajo de 4-5 [mg/l], se pueden producir efectos nocivos en determinadas especies. Los sólidos suspendidos afectan a la turbiedad de la columna de agua y acaban por 35
sedimentar en el fondo, lo cual puede dar lugar a un enriquecimiento béntico, toxicidad y demanda de oxigeno de los sedimentos. La presencia de bacterias coliformes se suele adoptar como indicador de la presencia de otros organismos patógenos de origen fecal, y como tal, se utiliza para determinar la seguridad de la utilización de un agua para usos recreativos. Los nutrientes pueden provocar eutrofización y descensos del nivel de OD. La acidez del agua, medida por su pH, afecta al equilibrio químico y ecológico de las aguas ambientales. Los compuestos químicos tóxicos incluyen una variedad de compuestos que, a diferentes concentraciones, provocan efectos ambientales nocivos para la vida acuática y para el hombre, caso de que se ingiera el agua y/o la vida animal acuática.
36
9. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO
AGUAS RESIDUALES
Sustancias dañinas a la activación microbiana Grandes cantidades de solidos Aguas residuales con valores de pH anormales Desagües con grandes fluctuaciones de fasto y calidad de aguas residuales incluyendo concentraciones de DBO
Pretratamiento
Aire
Tanque de aireación o reactor biológico
1 parte de lodo por 3 o 4 partes de agua en volumen
Tanque de sedimentación
Reciclo de lodos
Oxigeno disuelto 1.5-4 mg/L, valor mas usado 2 mg/L T = 12-38 [°C] pH = 6.5-8.5 t = 6 a 8 hrs (depende de la edad de lodos) Edad de lodos = 15-20 días 0.2 a 0.4 kg DBO5/kg de biomasa
Sedimentación por gravedad
Agua residual tratada + Biomasa
Bomba de recirculación y purga
Lodos
Purga
Descarte de lodos
Efluente tratado
Agua residual tratada
37
La representación esquemática del proceso se muestra en el siguiente diagrama de flujo:
Diagrama de flujos de Lodos Activos clásico El diagrama de flujo de la preparación de los lodos es el siguiente: INICIO
Aguas Residuales
Cualquier Lodo
Botellas Plásticos latas
Para eliminar los sólidos
Rejillas
Aceites y grasas (por diferencia de densidades)
Eliminación de materia flotante
Lodo Preparado
4L de agua
1L de agua
1. Enzimas Biológicas Flomax AS 2. Enzimas Bio 10cc 3. Hidróxido de Calcio 4. Sulfato de Aluminio 5. Hipoclorito de Calcio 6. Hipoclorito de Sodio
FIN
38
10. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Lodos activados Ventajas
Desventajas
Alta eficiencia de remoción 85%-95% sólidos en suspensión y microorganismos 98%-99.5%
Altos costos por obra civil y equipamiento
Lodos parcialmente estabilizados
Alto costo de operación y mantenimiento
Efluente parcialmente nitrificado.
Alta capacitación para los operadores
Fácil de estabilizar durante el arranque
Es necesaria un área para depósito de los lodos residuales
Menor requerimiento de terreno frente a otros métodos de tratamiento de aguas
Propenso a complicados problemas químicos y micro - biológicos
Buena resistencia a las cargas por impacto
El efluente puede necesitar tratamiento/desinfección adicional antes de su descarga
Se puede operar en una variedad de índices de carga orgánica e hidráulica
No todas las piezas y materiales pueden estar disponibles localmente
Alta reducción de DBO y patógenos (hasta un 99%)
Requiere diseño y supervisión expertos
Se puede modificar para lograr límites de descarga específicos
Se requiere una fuente constante de electricidad El efluente y los lodos requieren tratamiento secundario y/o una descarga apropiada El crecimiento de microorganismos que incorporan grandes volúmenes de agua en su estructura celular, haciendo que su densidad se aproxime a la del agua, evitando así que sedimenten. El crecimiento de organismos filamentosos (fundamentalmente Sphaerotilus) que no sedimentan Encontrar formación de espuma con el proceso de lodos activados, la cual es causada, en su mayoría, por el crecimiento excesivo de organismos Nocardia.
39
