Tratamiento Biológico de Aguas Residuales: Uso de Tecnología

ECOLOGIA - PURA
Tratamiento Biológico de Aguas Residuales:
Uso de Tecnología AMSIB ®
Las aguas negras
La naturaleza procesa la contaminación mediante procesos cíclicos (geoquímicos), pero
actualmente le resultan insuficientes para procesar tanto la contaminación que es generada por las
actividades del hombre como la propia.
En todos los grandes centros urbanos del planeta Tierra se generan grandes cantidades de aguas
negras como consecuencia del desarrollo de las actividades humanas, por lo que las principales
fuentes de aguas negras son la industria, la ganadería, la agricultura y las actividades domésticas
que se incrementan con el crecimiento de la población humana.
Por otra parte, en la mayoría de los países los sistemas de aguas negras domésticas es el mismo para
recibir las aguas pluviales lo cual provoca mayores problemas de contaminación porque acelera la
distribución de aguas negras a lugares no previstos para ello.
Las aguas negras son generadas por las actividades humanas y sólo en países desarrollados son
tratadas parte de ellas para eliminarles los componentes
considerados peligrosos y para reducir la demanda bioquímica
de oxígeno (DBO) antes de ser arrojados a las fuentes
naturales. Sin embargo, en casi todos los países todavía las
industrias arrojan las aguas de desecho a los desagües sin
ningún tratamiento previo y en la mayoría de los países
subdesarrollados son pocas las industrias que les dan algún
tratamiento antes de ser desechadas, lo que a nivel global hace
que el problema de la generación de las aguas negras aumente
a medida que crece la población, la industria y las demás
actividades humanas.
Los contaminantes biodegradables de las aguas negras pueden ser degradados mediante procesos
naturales o en sistemas de tratamientos hechos por el hombre, en los que acelera el proceso de
descomposición de la materia orgánica con microorganismos. La tecnología AMSIB ® (Acción
Mineral Sinergizada Bionaturalmente) a logrado mejorar este sistema duplicando la velocidad del
proceso.
Se le llama tratamiento primario de aguas negras al proceso que se usa para eliminar los sólidos de
las aguas contaminadas (rejas o filtros de tamiz grueso); secundario, al que se usa para reducir la
cantidad de materia orgánica por la acción de bacterias (disminuir la demanda bioquímica de
oxígeno) (y es aquí donde la tecnología AMSIB logra su acción mas notable) y terciario, al proceso
que se usa para eliminar los productos químicos como fosfatos, nitratos, plaguicidas, sales, materia
orgánica persistente, entre otros.(este punto es mejorado en la segunda etapa del tratamiento
logrando una fijación que elimina contaminantes y restituye los productos útiles al medio
conformando posibles abonos, o aguas utilizables en regadíos)
Entre las disciplinas que participan en los proceso de tratamientos de aguas contaminadas se
encuentran: ingenierías y ciencias exactas (ingeniería química, ingeniería civil, ingeniería mecánica
y eléctrica, química y física), ciencias de la vida (biología, biología marina, microbiología,
bacteriología), ciencias de la tierra (geología, hidrología, oceanografía) y, ciencias sociales y
económicas (leyes, sociología, ciencias políticas, relaciones públicas, economía y administración).
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Tratamiento primario de las aguas negras
Entre las operaciones que se utilizan en los tratamientos primarios de aguas contaminadas están: la
filtración, la sedimentación, la flotación, la separación de grasas y aceites y la neutralización.
El tratamiento primario de las aguas negras es un proceso mecánico que utiliza cribas para separar
los desechos de mayor tamaño como palos, piedras y trapos. Las aguas negras de las alcantarillas
llegan a la cámara de dispersión en donde se encuentran las cribas, de donde pasan las aguas negras
al tanque de sedimentación. De aquí los sedimentos pasan a un tanque digestor y luego al lecho
secador, para luego ser utilizados como fertilizante en las tierras de cultivo o a un relleno sanitario o
son arrojados al mar.
Del tanque de sedimentación, el agua es conducida a un tanque de desinfección con cloro (para
matarle las bacterias) y una vez que cumpla con los límites de depuración sea arrojada a un lago, un
río o al mar.
Otra manera de hacer el tratamiento primario a las aguas negras conocidas también como aguas
crudas de albañal, consiste en hacerla pasar a través de una criba de barras para separar los objetos
de mayor tamaño. Algunas plantas de tratamiento de aguas negras tienen trituradores para los
objetos grandes con el objeto de que no obstruyan esta etapa del tratamiento.
Luego pasan las aguas a un tanque de sedimentación donde fluye lentamente para que sedimenten
las piedras, arena y otros objetos pesados. De éste tanque las aguas negras pasan a otro grande
llamado de asentamiento, en donde se sedimentan los sólidos en suspensión (quedan como lodos en
el fondo del tanque) y, los aceites y las grasas flotan en forma de nata o espuma.
Después de este proceso, en algunos casos, el agua que queda entre el lodo y la nata se escurre o
libera al ambiente o se le da un tratamiento con cloro (proceso de cloración) para matarle las
bacterias antes de ser arrojadas al ambiente o se hace pasar al tratamiento secundario.
El tratamiento primario de las aguas negras elimina alrededor del 60% de los sólidos en suspensión
y el 35% de los materiales orgánicos (35% de la demanda bioquímica de oxígeno). Solamente en
los países desarrollados se trata cerca del 30% de las aguas negras domésticas mediante el
tratamiento primario y cerca del 60% se somete al tratamiento secundario ya que éste cuesta
aproximadamente el doble de lo que cuesta el tratamiento primario.
Tratamiento secundario de las aguas negras
Entre las operaciones que se utilizan en el tratamiento secundario de las aguas contaminadas están
el proceso de lodos activados, la aireación u oxidación total, filtración por goteo y el tratamiento
anaeróbico.
El tratamiento secundario de aguas negras es un proceso biológico que utiliza bacterias aerobias
como un primer paso para remover hasta cerca del 90 % de los desechos biodegradables que
requieren oxígeno. Después de la sedimentación, el agua pasa a un tanque de aireación en donde se
lleva a cabo el proceso de degradación de la materia orgánica y posteriormente pasa a un segundo
tanque de sedimentación, de ahí al tanque de desinfección por cloro y después se descarga para su
reutilización.
El tratamiento secundario más común para el tratamiento de aguas negras es el de los lodos
activados. Las aguas negras que provienen del tratamiento primario pasan a un tanque de aireación
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en donde se hace inyecta aire a presión o se produce un efecto de agitación mecánica desde el fondo
del tanque, con el propósito de brindar un rápido crecimiento de las bacterias aeróbicas y otros
microorganismos. Las bacterias aeróbicas utilizan el oxígeno para descomponer los desechos
orgánicos de las aguas negras.
Los sólidos en suspensión y las bacterias forman una especie de lodo conocido como lodo activado,
el cual se deja sedimentar y luego es llevado a un tanque digestor aeróbico para que sea degradado.
Finalmente el lodo activado es utilizado como fertilizante en los campos de cultivo, incinerado,
llevado a un relleno sanitario o arrojado al mar.
Otras plantas de tratamiento de aguas negras utilizan un dispositivo llamado filtro percolador en
lugar del proceso de lodos activados. En este método, las aguas
negras a las que les han sido eliminados los sólidos grandes, son
rociadas sobre un lecho de piedras de aproximadamente 1.80 metros
de profundidad. A medida que el agua se filtra entre las piedras entra
en contacto con las bacterias que descomponen a los contaminantes
orgánicos.
A su vez, las bacterias son consumidas por otros organismos
presentes en el filtro. Del tanque de aireación o del filtro percolador
se hace pasar el agua a otro tanque para que sedimenten los lodos
activados. El lodo sedimentado en este tanque se pasa de nuevo al tanque de aireación mezclándolo
con las aguas negras que se están recibiendo o se separa, se trata y luego se tira o se entierra.
Una planta aeróbica de tratamiento de aguas negras produce grandes cantidades de lodos que se
necesitan eliminar como desechos sólidos. El proceso de eliminación de sólidos de las aguas negras
no consiste en quitarlos y tirarlos, sino que se requiere tratarlos antes de tirarlos y su eliminación es
complicada y costosa.
Algunas plantas de tratamiento de aguas negras utilizan filtros trampa, en donde las bacterias
aerobias llevan a cabo el proceso de degradación de la materia orgánica cuando las aguas escurren a
través de un lecho grande lleno de piedra triturada cubierta de bacterias aerobias y de protozoarios.
Uso de Tecnología AMSIB ® para tratamiento de aguas residuales
Normalmente las plantas de tratamiento ya sean aeróbicas o anaeróbicas, utilizan la flora natural
para realizar los procesos de degradación de la materia orgánica. Sin embargo, este proceso se
puede acelerar o potenciar utilizando bacterias beneficas creadas mediante tecnología AMSIB ® .
Uno de tales productos es el compuesto de bacterias y minerales (presentación liquida) llamado
AGUSER EFLUENTES, que es una mezcla de bacterias aeróbicas, anaerobias y facultativas, mas
minerales; es decir, que trabajan en ambientes tanto aerobios como anaerobios acelerando sus
funciones al combinar los químicos y tóxicos con los minerales que los tornan inocuos. La calidad
biológica de estas bacterias es tal, que inclusive pueden sustituir completamente la necesidad de una
planta de tratamiento en pequeñas industrias o granjas o en tratamientos domésticos.
Limitaciones del tratamiento biológico
Entre el tratamiento primario y secundario de las aguas negras eliminan cerca del 90% de los
sólidos en suspensión y cerca del 90 % de la materia orgánica (90% de la demanda bioquímica de
oxígeno). Una parte de los sólidos eliminados en este tratamiento se utiliza para la elaboración de
fertilizantes pero la mayor parte de ellos se usa de relleno de terrenos o se tira al mar.
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En Estados Unidos, el tratamiento primario y secundario combinados deben ser utilizados en todas
las comunidades que cuenten con plantas de tratamiento de aguas de desecho. Sin embargo, este
procedimiento deja todavía en el agua tratada entre un 3 y un 5 % en peso de los desechos que
requieren oxígeno, 3% de los sólidos en suspensión, 50% del nitrógeno (principalmente en forma de
nitrato), 70% del fósforo (principalmente en forma de fosfatos) y 30% de la mayoría de los
compuestos de metales tóxicos y de productos químicos orgánicos.
La bio-aumentación en el tratamiento de aguas residuales
Frecuentemente, los términos bio-remediación y bio-aumentación se usan en forma intercambiable.
Bio-remediación se define como el uso de microorganismos seleccionados para lograr una limpia
biológica de un área específica contaminada como suelo o superficie. Bio-aumentación se define como
la aplicación de microorganismos seleccionados para levantar la población microbiana de un sistema
operante de tratamiento de aguas residuales para mejorar la calidad del agua o para disminuir costos de
operación. En otras palabras la bio-remediación basta con un proyecto definido o un área, mientras que
la bio-aumentación envuelve trabajo para mejorar un proceso continuo.
Un criterio creencia es que, a través del tiempo, los microbios apropiados poblarán el sistema y se
aclimatarán al influente. Este enfoque asume que la población nativa mediante población introducida
vía rutas como sólidos y acarreados por el viento, agua de lluvia y el canal del efluente del sistema
siempre traerá los organismos mejor calificados para el sistema. En realidad, aún cuando la población
sea aceptable, pueden tenerse limitaciones que solo pueden superarse mediante la inducción de
variedades; o cepas superiores de microorganismos.
En el tanque de aeración de una planta industrial de tratamiento de aguas residuales típica, uno espera
encontrar numerosas especies o variedades de bacterias. Esta diversidad bacterial, como se le llama, es
necesaria porque algunos tipos de bacteria degradan diferentes compuestos más efectiva y
eficientemente que los demás.
Normalmente, estas bacterias están bien preparadas para manejar los contaminantes del efluente y se
aclimatarán, a través del tiempo, para proveer los resultados deseados, asumiendo que un estado
estable operaciones se logre. Desafortunadamente, para plantas industriales jamás se logra este estado.
Las características del efluente pueden variar drásticamente semanalmente o hasta diariamente.
Estas variaciones pueden deberse a programas de producción de procesos de lodos, derrames químicos
en la planta de producción o a equipo de planta no capaz de procesar estas fallas. Muchas poblaciones
biológicas de plantas nunca llegan a obtener números óptimos o diversidad de especies.
Se cuestiona el porqué los productos de bio-aumentación deberán ser alimentados en forma continua
después de la dosis inicial. Debido a fallas y problemas en el sistema y a los cambios en la
composición del efluente, una dosis de mantenimiento es requerida para mantener la diversidad
deseada en la población.
El monitoreo apropiado del sistema, usando el proceso de control estadístico combinando con técnicas
de análisis microbiológicas proveerá la información que el consultor de bio-aumentación necesita para
mantener la población deseada. Usando análisis microscópicos y sistemas avanzados de plaquetas, el
consultor puede correlacionar las características de la población bacterial con el comportamiento de la
planta y su comportamiento o desarrollo para un sistema de tratamiento particular de tratamiento de
aguas residuales. Como cada sistema es único, la población óptima variará de planta a planta.
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Como ayuda la bio-aumentación a los sistemas de aguas residuales
A medida que las restricciones ambientales se hacen más estrictas muchos operadores de plantas de
tratamiento de aguas residuales industriales encaran niveles de requerimientos que sus plantas no están
diseñadas para cumplir. La bio-aumentación puede permitir SOLUCIONES EFECTIVAS Y DE BAJO
COSTO.
La práctica de utilizar microorganismos específicos para realizar transformaciones químicos se ha
utilizado en la industria cervecera, farmacéutica y lácteos. Los microorganismos son componentes
esenciales en el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.
En el tratamiento de aguas residuales, los microorganismos (principalmente bacterias) consumen los
componentes orgánicos convirtiéndolos en bióxido de carbono, agua y energía para producir nuevas
células. Finalmente, los contaminantes solubles son transformados en biomasa insoluble que se podrá
remover mecánicamente, y así poder ser enviada a confinamiento.
En el tratamiento aeróbico las bacterias utilizan oxígeno en la degradación de compuestos orgánicos.
Dentro de estos, los siguientes parámetros deberán ser controlados: niveles de oxígeno disuelto,
niveles de pH y nutrientes (amonio y fósforo) son de los más críticos. Las estrategias clásicas se han
concentrado en controlar los parámetros con poca atención a los microorganismos mismos.
Productos típicos de bio-aumentación consisten de mezclas de varias variedades de microorganismos,
generalmente bacterias o fungi. Los organismos están o son aislados de la naturaleza y no son alteradas
en ninguna forma. Son seleccionadas en base a tasas aceleradas de reproducción, su habilidad de llevar
a cabo diferentes funciones, tales como capacidades de formación de flock para mejorar la
asentabilidad, o su habilidad para degradar diferentes componentes.
Una parte crítica del éxito de un programa de bio-aumentación es la aplicación adecuada de los
productos. Los programas de bio-aumentación deberán ser implementados mediante el estudio de todo
el sistema sopesando la mejor solución para el problema y documentando el impacto del programa.
Simplemente vaciar un producto en el efluente NO ES bio-aumentación.
Como mejorar sus resultados en el tratamiento
de aguas residuales
A medida que las restricciones aprietan, muchos operadores industriales se enfrentarán a niveles
requeridos que exigirán más y más de los equipos de tratamientos existentes, así como la capacidad de
sus operadores. En algunos la bio-aumentación será un arreglo costo-eficiente de corto, o medianos
plazos, para mantenerse dentro de las normas hasta que los equipos pueden ser modificados. En otros
casos la bio-aumentación será una solución de largo plazo por la falta de capital o el excesivo gasto de
soluciones mecánicas.
El concepto del rango efectivo de la población microbiológica y su combinación con minerales en la
celda de aeración es algo nuevo. Envuelve mucho más que la introducción de nuevos organismos al
sistema. El manejo total del sistema requiere un entendimiento profundo de la operación de la planta
de tratamiento y el diseño, además de la microbiología ambiental. Mediante la combinación estás dos
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disciplinas efectiva y eficientemente, se logran resultados efectivos y beneficiosos para el medio
ambiente.
Los resultados del uso de la bio-aumentación
La mayor dificultad en adquirir la aceptación de la bio-aumentación como una tecnología válida es
probar la causa y efecto de la adición de organismos específicos. La ciencia clásica instruiría al cliente
a realizar un experimento controlado en su planta, concurrente con el programa de bio-aumentación.
En realidad esto es raramente posible porque pocas plantas de tratamiento tienen plantas idénticas al
lado para realizar esta prueba. La bio-aumentación es frecuentemente un último esfuerzo para salvar un
sistema de tener que “cerrar” y enviar a la planta a violación de permiso. Muchas veces además de la
bio-aumentación, otros parámetros del sistema son cambiados, introduciendo otros nuevos variables a
la ecuación.
Para efectivamente documentar el impacto del programa de bio-aumentación los datos y parámetros de
la operación de varios meses previos deberán ser graficados y comparados con los datos después de la
implementación del programa. Para que una prueba de bio-aumentación sea significativa, la prueba
deberá ser a cinco veces el tiempo de retención para un sistema de laguna de un solo paso, o cuatro a
seis veces la edad de los lodos (tiempo medio de retención en edad) para un sistema de lodos
activados.
Remoción mejorada de DBO
Muchos sistemas, especialmente lagunas de un solo paso se les están requiriendo obtener resultados
para la década de 1990 con tecnología de los 60´s y 70´s. Costaría millones en capital para levantar
estos sistemas a los estándares actuales. Incrementando los contenidos micro-biológicos y la diversidad
de dichos microorganismos vía la bio-aumentación, los resultados deseados pueden obtenerse. En
plantas papeleras del sur de Estados Unidos, mejora en los niveles de 30% se han obtenido y
documentado.
Mejora en precipitación de sólidos
Un paso importante en el tratamiento biológico de aguas residuales es la remoción de sólidos.
Generalmente esto se logra a través de precipitación o asentamiento en una laguna, o un clarificador.
Las bacterias forman un bio-polímero natural que auxilia en el asentamiento. Los shocks tóxicos y
cambios en el sistema pueden resultar en un contenido de bacterias con poco bio-polímero y pobres
características de asentamiento. La tendencia tradicional de agregar polímeros orgánicos o coagulantes
inorgánicos con asistentes en la precipitación pueden ser efectivos pero caros. Inoculando el sistema
con organismos reconocidos por su resistencia a la toxicidad y por ser excelentes formadores de flock,
la demanda de polímeros podrá ser considerablemente reducida o eliminada.
Generalmente, el costo de bio-aumentación es esencialmente menor que el tratamiento con
polímeros. Además provee una bio-masa mucho más sana.
Degradación de compuestos específicos
Por la adición de organismos seleccionados se pueden obtener niveles bajos de círculos compuestos
indeseables que no es posible obtener con la población bacterial nativa. Productos como fenoles,
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aromáticos clorados o hidrocarburos aromáticos, son algunos compuestos que pueden reducirse con la
bio-aumentación.
Mejora en la nitrificación
Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales industriales tienen dificultad en lograr la
nitificación por limitación de diseño del sistema o por shocks tóxicos. Mediante la alimentación
regular de bacteria nitrificante, la población apropiada para la remoción de amonio se puede lograr en
forma efectiva y continua.
Otras mejoras con la bio-aumentación
Otras áreas donde la bio-aumentación ofrece beneficios incluye la reducción de malos olores,
remoción de grasas y aceites, arranque rápido de plantas y resistencia a los shocks tóxicos.
Además las investigaciones de ECOLOGIA PURA SRL continúan para explorar y encontrar
nuevas oportunidades para la utilización de esta tecnología emergente.
PROPUESTA
Por lo expuesto anteriormente se propone MEJORAR LA EFECTIVIDAD DEL SISTEMA,
DISMINUIR LOS MALOS OLORES, DISMINUIR EL USO DE POLIMEROS HASTA SU
SUSTITUCIÓN TOTAL, DISMINUIR LA CONTAMINACIÓN DE LOS EFLUENTES SALIENTES
DE LA PLANTA.
Dado a no contar con los datos exactos de fluidos entrantes y la conformación de los mismos (por la
forma de operación de la misma y variedad de efluentes que incorporan los camiones en sus descargas)
el calculo exacto de los costos es estimativo y se ajustará en el transcurso de las operaciones de mejora.
Se propone utilizar AGUSER EFLUENTES y AGUSER BARROS ambos de tecnología AMSIB ® y
de ser necesario complementarlos con BIM ® (Beneficial Integrated Microorganisms)
Los mismos se introducirían en el sistema mediante dosificadores o tubos venturi en la entrada de los
efluentes al sistema y se complementaría con la dispersión de AGUSER BARROS en las lagunas.
El costo diario por el uso y asesoramiento es de 350 $ ajustable conforme se implemente el uso de
los productos en la planta. Pasados los 30 días de elaboración de la propuesta la misma se
revalorizará.
La tecnología AMSIB ® y sus usos está elaborada con aportes de BIM ® , EM ® , Bio Systems ® ,
Minerales Inc. , Mae-Wan Ho, y podrá ser usado solo o en forma conjunta.
POR ECOLOGIA PURA
HÉCTOR E. WALKER
Socio Gerente
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