La tasa de degrad ación describe la velocidad a la que las sustancias orgánicas o inorgánicas presentes en el agua o las aguas residuales se degradan mediante procesos físicos, químicos o biológicos. En el tratamiento industrial de aguas y aguas residuales, la tasa de degradación es un parámetro importante para evaluar la eficacia de los procesos de depuración, sobre todo en lo que respecta a la eliminación de contaminantes y el tratamiento de sustancias biodegradables.
Índice
Antecedentes técnicos
La tasa de degradación suele considerarse en relación con el tratamiento biológico de las aguas residuales, en el que los microorganismos descomponen los contaminantes orgánicos. En este caso, el índice de degradación describe la rapidez con la que estos microorganismos convierten las sustancias orgánicas en productos finales menos nocivos, como dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O). La velocidad de este proceso depende de varios factores, entre ellos
Concentración de sustrato:
Las concentraciones más elevadas de sustancias orgánicas aumentan la actividad de los microorganismos y, por tanto, la tasa de degradación hasta que se alcanza un punto de saturación.
Temperatura:
Los procesos biológicos de degradación dependen de la temperatura, y la mayoría de los microorganismos funcionan con mayor eficacia a temperaturas comprendidas entre 20 °C y 35 °C.
Valor del pH:
Los microorganismos dependen de un valor de pH estable. Con valores de pH fuera del intervalo neutro (6,5-7,5), la tasa de degradación puede disminuir considerablemente.
Suministro de oxígeno:
En los sistemas aerobios (como el proceso de fangos activados), un suministro suficiente de oxígeno es crucial para la tasa de degradación, ya que el oxígeno es necesario para la degradación biológica.
Índice de degradación en la práctica
En la práctica, la tasa de degradación se mide utilizando varios métodos, dependiendo del agua residual que se vaya a tratar y de los objetivos de purificación requeridos. Dos parámetros utilizados frecuentemente para evaluar la tasa de degradación son
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO): La DBO indica cuánto oxígeno consumen los microorganismos en un periodo de tiempo definido (normalmente 5 días, DBO5) para descomponer las sustancias orgánicas contenidas en el agua. Una tasa de degradación elevada conlleva un consumo rápido de oxígeno.
Demanda química de oxígeno (DQO): la DQO mide la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar químicamente todos los compuestos orgánicos de una muestra de agua. Aunque no refleja exclusivamente los procesos de degradación biológica, la DQO puede servir como indicador del potencial de degradación global de las aguas residuales.
Tasa de degradación en varios procesos
Procesos aeróbicos: En plantas como los sistemas de lodos activados (por ejemplo, ALMA BHU BIO) y los biorreactores de membrana (ALMA BHU MBR), la tasa de degradación depende en gran medida del suministro de oxígeno. Aquí, la aireación continua garantiza que los microorganismos puedan trabajar eficazmente y descomponer las sustancias orgánicas con rapidez.
Procesos anaeróbicos: En procesos como el tratamiento de lodos digeridos (por ejemplo, en plantas de biogás como la GMR de ALMA BHU), los microorganismos trabajan en ausencia de oxígeno. La tasa de degradación tiende a ser más lenta en los procesos anaeróbicos, pero estos procesos producen biogás como subproducto, que puede utilizarse para generar energía.
Tasa de degradación química y física: En procesos como la ozonización o la oxidación UV (por ejemplo, ALMA OXI UV), los contaminantes se degradan por métodos químicos o físicos. La tasa de degradación en estos procesos depende de la dosis del agente oxidante utilizado (por ejemplo, ozono) o de la fuente de energía (por ejemplo, luz UV).
Influencia en el diseño del sistema
El conocimiento de la tasa de degradación es crucial para el diseño de las plantas de tratamiento de aguas y aguas residuales. Un índice de degradación bajo suele requerir tiempos de retención más largos en reactores o depósitos para garantizar que los contaminantes se degradan lo suficiente. Por el contrario, un índice de degradación alto puede permitir volúmenes de balsa más pequeños y tiempos de retención más cortos, lo que se traduce en un diseño de la planta más compacto y rentable.
Ejemplo: Índice de degradación en la industria alimentaria
La industria alimentaria, especialmente la láctea, produce aguas residuales con un alto contenido en compuestos orgánicos como grasas, proteínas y carbohidratos. La tasa de degradación de estas sustancias en las plantas de tratamiento biológico de aguas residuales es crucial para garantizar la eficiencia de la planta. Una tasa de degradación lenta puede provocar una sobrecarga de los procesos biológicos, por lo que es necesario garantizar una aireación suficiente y unas condiciones de temperatura optimizadas.
Conclusión
La tasa de degradación es un parámetro clave en el tratamiento de aguas y aguas residuales que describe la velocidad de degradación de contaminantes y compuestos orgánicos. Influye en el diseño y el funcionamiento de las depuradoras y depende de diversos factores como la concentración de sustrato, la temperatura, el valor de pH y el suministro de oxígeno. Conocer la tasa de degradación es crucial para optimizar los procesos de depuración y garantizar el cumplimiento de la normativa medioambiental en el tratamiento de aguas industriales y residuales.
