El tratamiento biológico consiste en el uso de microorganismos para degradar la materia orgánica presente en las aguas residuales, y se divide principalmente en tratamiento biológico anaeróbico y aeróbico.
Tratamiento biológico anaeróbico: El principio del tratamiento biológico anaeróbico consiste en utilizar microorganismos anaeróbicos para metabolizar sustancias orgánicas en un entorno sin oxígeno, convirtiéndolas en metano (CH₄), dióxido de carbono (CO₂) y algunos otros productos intermedios. Este proceso se conoce como digestión anaeróbica.
Tratamiento biológico aeróbico: En condiciones aeróbicas, los microorganismos transforman la materia orgánica en dióxido de carbono y agua mediante la respiración, al tiempo que eliminan contaminantes como el nitrógeno amoniacal y el fósforo.
Durante el proceso de tratamiento anaeróbico es necesario supervisar los siguientes parámetros:
pH
Los microorganismos anaeróbicos son sensibles al pH del entorno, especialmente en condiciones ácidas o alcalinas, en las que su actividad metabólica puede verse inhibida. El rango óptimo de pH para la mayoría de los microorganismos anaeróbicos es de 6,5 a 8,0. El control del pH ayuda a determinar si el sistema se encuentra en condiciones ambientales adecuadas y evita una acidificación o alcalinización excesivas.
Oxígeno disuelto (OD)
Durante el tratamiento anaeróbico, el oxígeno disuelto debe estar cerca de cero, ya que los microorganismos anaeróbicos se desarrollan en un entorno sin oxígeno. Si la concentración de oxígeno disuelto es demasiado alta, puede inhibir la actividad de los microorganismos anaeróbicos. La concentración de oxígeno disuelto se controla normalmente mediante un método con electrodo de oxígeno (como un sensor de oxígeno disuelto) para garantizar un entorno anaeróbico.
Demanda química de oxígeno (DQO)
La DQO es un indicador importante de la concentración de materia orgánica en las aguas residuales. El objetivo del tratamiento anaeróbico es degradar la materia orgánica mediante la actividad microbiana, reduciendo así la DQO en las aguas residuales. El monitoreo periódico de la DQO ayuda a evaluar la eficiencia de eliminación de contaminantes del proceso de tratamiento anaeróbico y a determinar si se ha alcanzado el nivel de tratamiento deseado.
Nitrógeno total (TN) y nitrógeno amoniacal (NH₃-N)
Las fuentes de nitrógeno, como el nitrógeno amoniacal, también pueden degradarse durante el proceso de tratamiento anaeróbico, especialmente en condiciones adecuadas en las que la desnitrificación anaeróbica puede eliminar el nitrógeno. El monitoreo de las concentraciones de nitrógeno total y nitrógeno amoniacal ayuda a evaluar la eficiencia de la eliminación de nitrógeno y a evitar que un exceso de nitrógeno llegue a las masas de agua aguas abajo, lo que podría provocar eutrofización.
Temperatura
La temperatura influye directamente en la actividad de los microorganismos anaeróbicos. El proceso de digestión anaeróbica es más eficiente en el rango de temperaturas de 30 a 40 °C (digestión anaeróbica mesofílica). Las temperaturas demasiado altas o demasiado bajas pueden afectar la velocidad de reacción y la eficacia del tratamiento. Mantener la temperatura dentro del rango óptimo es fundamental para el buen funcionamiento del proceso anaeróbico.
Casi todos los sensores de calidad del agua de KACISE están equipados con sensores de temperatura.
Durante el proceso de tratamiento aeróbico es necesario supervisar los siguientes parámetros:
Oxígeno disuelto (OD)
El oxígeno disuelto es esencial para el metabolismo de los microorganismos aeróbicos. Los microorganismos necesitan oxígeno para la respiración aeróbica, que les permite degradar la materia orgánica. Si la concentración de oxígeno disuelto es demasiado baja, puede provocar una disminución de la actividad microbiana, lo que afecta a la eficiencia del tratamiento. Si la concentración de oxígeno disuelto es demasiado alta, puede suponer un desperdicio de energía. El nivel de oxígeno disuelto se supervisa normalmente en tiempo real mediante sensores de OD para garantizar que se mantenga dentro del rango adecuado (normalmente entre 2 y 4 mg/L).
pH
El pH influye en la actividad metabólica de los microorganismos y en la eficiencia de la degradación de la materia orgánica. Los microorganismos aeróbicos son más activos en entornos neutros o ligeramente alcalinos. Las condiciones extremadamente ácidas o alcalinas pueden inhibir la actividad microbiana e incluso provocar fallos en el sistema. Por lo general, se mantiene dentro del rango de 6,5 a 8,5 para garantizar un metabolismo microbiano normal.
Demanda química de oxígeno (DQO)
La demanda química de oxígeno (DQO) es un indicador habitual de la concentración de materia orgánica en las aguas residuales. Un valor más alto de DQO indica una mayor concentración de contaminantes orgánicos en el agua. El objetivo principal del tratamiento aeróbico es eliminar estas sustancias orgánicas y reducir la DQO. El monitoreo periódico de las concentraciones de DQO en el agua de entrada y en el efluente ayuda a evaluar la eficacia del tratamiento aeróbico. El tratamiento aeróbico puede reducir significativamente la DQO en las aguas residuales, y por lo general se exige que la DQO del efluente cumpla con las normas reglamentarias.
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
La DBO refleja la demanda bioquímica de oxígeno necesaria para la degradación de la materia orgánica presente en el agua. Es un indicador importante de la calidad del agua y de los niveles de contaminación. Durante el tratamiento aeróbico, los microorganismos degradan la materia orgánica de la DBO en dióxido de carbono y agua mediante la respiración aeróbica. La medición periódica de los valores de DBO se utiliza para evaluar la eficiencia de eliminación del sistema de tratamiento. La DBO₅ (demanda bioquímica de oxígeno en cinco días) suele ser el indicador que se controla con mayor frecuencia.
Nitrógeno amoniacal (NH₃-N)
El nitrógeno amoniacal es un contaminante nitrogenado habitual en las aguas residuales. Los microorganismos aeróbicos pueden convertir el nitrógeno amoniacal en nitrato mediante el proceso de nitrificación. Cuando la concentración de nitrógeno amoniacal es demasiado alta, puede inhibir la actividad microbiana y afectar a la eficacia del tratamiento. El control de las concentraciones de nitrógeno amoniacal garantiza su eliminación efectiva del sistema, lo que evita la contaminación secundaria del medio ambiente.
Nitrógeno total (TN)
El nitrógeno total incluye el nitrógeno amoniacal, el nitrógeno nítrico y otras formas de nitrógeno. Las reacciones de nitrificación en el tratamiento aeróbico convierten el nitrógeno amoniacal en nitrógeno nítrico. Sin embargo, una nitrificación excesiva puede provocar la acumulación de nitrógeno nítrico. El control de la concentración de nitrógeno total, especialmente en sistemas que implican la eliminación de nitrógeno, garantiza una nitrificación adecuada y evita la acumulación excesiva de nitrógeno.
Temperatura
La temperatura tiene un impacto importante en la tasa metabólica de los microorganismos y en la eficiencia del tratamiento. Por lo general, los microorganismos son más activos en un rango de temperatura de 20 a 35 °C. Si la temperatura es demasiado alta o demasiado baja, esto afectará el crecimiento microbiano y la eficiencia del tratamiento de las aguas residuales. Los sensores de temperatura se utilizan para monitorear la temperatura del reactor y garantizar que se mantenga dentro del rango óptimo.
Sólidos suspendidos totales (TSS)
El TSS refleja la concentración de sólidos en suspensión en el agua. Durante el tratamiento aeróbico, los sólidos en suspensión presentes en las aguas residuales suelen ser degradados por microorganismos (por ejemplo, lodos activados). Un nivel excesivo de TSS puede provocar obstrucciones en el sistema, lo que afecta al flujo de las aguas residuales. El control de la concentración de TSS evita la acumulación excesiva de sólidos en suspensión, garantizando la actividad microbiana y la fluidez de las aguas residuales dentro del reactor.
Sólidos en suspensión en el licor mixto (MLSS)
El MLSS se refiere a la concentración de sólidos en suspensión en el lodo mixto, incluyendo el lodo activado y la materia orgánica no digerida. La concentración de MLSS influye en la eficiencia del sistema de tratamiento aeróbico. Por lo general, la concentración de MLSS se mantiene dentro del rango de 2000 a 5000 mg/L para garantizar una cantidad adecuada de microorganismos que degraden la materia orgánica presente en el agua.
