Vida Nueva a los Desechos: Descubre el Tratamiento Biológico
Los tratamientos biológicos usan microorganismos vivos para descomponer los residuos orgánicos en agua, CO2, moléculas inorgánicas y moléculas orgánicas simples, como metano, aldehídos y ácidos. Existen varios tratamientos biológicos que se usan para el tratamiento de los residuos, algunos de los más importantes se resumen a continuación:
Descompone la materia orgánica, en contenedores cerrados, en ausencia de aire. Utiliza dos formas de bacteria: formadora de ácido y formadora de metano. Se aplica a residuos sólidos-líquidos, aguas residuales altamente contaminadas (por ejemplo, compuestos clorados), biorremediación y en la producción de biogás para usar como combustible.
Reducción del contenido orgánico del residuo en presencia de oxígeno. Se aplica al residuo sólido, aguas residuales discontinuas, biorremediación y a lodos y tierras contaminadas con aceite.
Los montones “fabricados” de residuos se crean para estimular la descomposición biológica de los sólidos orgánicos, lo que produce una sustancia húmica valiosa como acondicionador de suelos (compost).
Descompone los residuos orgánicos en agua por la exposición de éstos al crecimiento biológico. El agua se recicla y airea para facilitar la acción biológica y se genera un lodo. Dos sistemas aplicados comúnmente: sistemas de crecimiento suspendido y sistemas de crecimiento fijo.
Grandes lagunas que contienen altas concentraciones de microorganismos. Las lagunas se airean para estimular el crecimiento bacteriano y la descomposición del residuo.
Digestión anaerobia
Consiste en la descomposición, en ausencia de aire, de la materia orgánica presente en los residuos.
La digestión anaerobia se usa en la industria para tratar residuos con una demanda química de oxígeno (DQO) muy elevada (alta concentración de materia orgánica) y lodos del alcantarillado después del tratamiento biológico de las aguas residuales. La producción de biogás procedente de la digestión anaerobia controlada es una de las principales ventajas del proceso.
Los procesos anaerobios se pueden usar para tratar directamente residuos líquidos, sólidos y fangos orgánicos. En el proceso, el carbono procedente de la materia orgánica entrante se convierte principalmente en metano y dióxido de carbono, y después se libera como biogás, que se puede, por ejemplo, quemar para generar energía o usarse como combustible.
Etapas
Las principales variables del proceso son del residuo con la biomasa (los microbios encargados de la biotransformación), el contenido de humedad del residuo y el método y grado de aireación. La digestión aerobia implica las siguientes etapas:
- Pretratamiento mecánico: Para mejorar la etapa de digestión, se retiran de la mezcla plásticos, metales y componentes de tamaño excesivo. A continuación se utilizan máquinas trituradoras, moledoras o similares para reducir el tamaño de los residuos, obteniéndose un material más homogéneo y en el que la fermentación está más favorecida.
- Digestión: Etapa en la que se producen las biotransformaciones debido a los microorganismos. Existen diferentes técnicas para realizar la digestión, basadas en la temperatura (termofílicas, en torno a 55ºC, y mesofílicas, en torno a 35ºC) y al porcentaje de materia seca (sistemas secos, 30-40% materia seca, y sistemas húmedos, 10-25% materia seca).
Digestión aerobia
Es un proceso realizado por microorganismos, en presencia de oxígeno, que actúan sobre la materia orgánica presente en los residuos y la transforman en productos inocuos y útiles.
El objetivo principal de la digestión aerobia es reducir el total de lodos que se deben eliminar posteriormente, vía su transformación en compuestos volátiles (CO2, NH2, H2, etc.). Durante este proceso también se eliminan parte de los microorganismos, ya que, una vez se ha agotado el sustrato, estos empiezan a consumir su propio protoplasma.
Las ventajas y desventajas de la digestión aerobia frente a la anaerobia son:
Ventajas
Desventajas
El sobrenadante obtenido tiene un contenido menor en DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno, relacionada con la cantidad de materia orgánica en suspensión o disolución).
El producto final es un humus biológicamente estable y puede ser fácilmente eliminable o tratado para formar compost.
El sistema es más estable, lo que implica menores problemas de operación y costes de mantenimiento.
Menor inversión de capital.
- Elevado coste de energía, debido al suministro de oxígeno.
- Su eficiencia cambia según las variaciones de temperatura.
- Algunos de los subproductos útiles, como el metano, no se recuperan.
Compostaje
Se trata de un proceso biológico de descomposición y estabilización de sustratos orgánicos, bajo condiciones que permiten que se generen temperaturas termófilas, resultando en la producción de calor por vía biológica, para generar un producto final estable, libre de microorganismos patógenos, que puede ser usado como fertilizante de suelos.
El proceso ocurre en dos fases, la fase termófila (o de biometanización), en la que se produce biogás, y una de maduración, en la que se transforma el resto de la materia orgánica en un fertilizante inocuo estabilizado (compost).
Entre las principales ventajas y desventajas del proceso de compostaje podemos mencionar:
- Rápida descomposición microbiana y oxidación de la materia orgánica, tornándose estable con una generación mínima de olores.
- Higienización del material, debido a reacciones exotérmicas de descomposición.
- Produce fertilizantes naturales que no contaminan las aguas (no generan lixiviados).
- Gran flexibilidad en la escala de operación.
desventajas
- Requiere mayor superficie de terreno disponible que otros procesos de tratamiento de residuos orgánicos.
- Requiere una mayor inversión inicial.
Lodos activados
Es un proceso de depuración de aguas residuales que emplea una elevada concentración de microorganismos para descomponer las sustancias orgánicas, obteniéndose un efluente de alta calidad.
Existen dos sistemas diferentes de crecimiento de los microorganismos que se aplican normalmente: de crecimiento suspendido y de crecimiento fijo.
En los sistemas de crecimiento suspendido, flóculos de microorganismos se mezclan con las aguas residuales se mantienen en suspensión mediante un sistema de oxigenado. Los microorganismos descomponen la materia orgánica, generando CO2, energía, etc. Tras el tratamiento, se separa el agua descontaminada de los microorganismos, los cuales se recirculan para usarlos con una nueva entrada de aguas residuales.
En los sistemas de crecimiento fijo, los microorganismos se encuentran unidos a una superficie. Este sistema se puede combinar con el sistema de crecimiento suspendido para aumentar la cantidad de microorganismos sin aumentar el tamaño del tanque.
Las ventajas y desventajas del proceso de lodos activados son:
- Elevada reducción de material orgánico en los residuos.
- Elevada reducción de nutrientes.
- Alta calidad de efluentes obtenidos.
- Requiere relativamente poca superficie de terreno.
- El sistema fijo promueve la nitrificación de los residuos.
desventajas
- Elevado consumo energético.
- Elevados costes de construcción y operación.
- Requiere personal cualificado para su operación y mantenimiento.
- Los lodos con los microorganismos y los efluentes pueden necesitar tratamiento adicional antes de ser eliminados.
Lagunas aireadas
Las lagunas aireadas son balsas oxigenadas, de forma artificial, para favorecer los procesos de oxidación biológica para el tratamiento de aguas residuales. La principal diferencia entre las lagunas aireadas y los lodos activados es que en estos últimos se lleva a cabo la recirculación de los lodos, obteniéndose concentraciones de microorganismos más elevadas y controladas, mientras que en las lagunas esta concentración depende de las características del agua residual y el tiempo de residencia.
Existen dos tipos de lagunas aireadas:
- Lagunas facultativas: tienen una zona aerobia cerca de la superficie y una zona anaerobia en el área más profunda de la laguna. En estas, los gases formados por las reaccionas anaerobias son oxidados en la zona aerobia.
- Lagunas de mezcla completa: son esencialmente aeróbicas. Los aireadores no solo oxigenan el medio si no que mantienen los sólidos (biomasa) suspendidos y dispersos en el medio líquido. Al mantenerse el contacto entre los residuos y la biomasa, la degradación de la materia orgánica es más eficaz, lo que permite reducir el volumen y los tiempos de residencia.
Las ventajas y desventajas de este proceso son:
- Alta reducción de materia orgánica y de patógenos en las aguas residuales tratadas.
- Puede tratar cargas grandes.
- No genera problemas de insectos u olores si está debidamente mantenida.
Desventajas
- Requiere una gran superficie de terreno.
- Elevado consumo de energía.
- Requiere personal cualificado para su operación y mantenimiento.
- Los lodos con los microorganismos y los efluentes pueden necesitar tratamiento adicional antes de ser eliminados.