El tanque de aireación es un componente central del proceso de lodos activados, que se utiliza en el tratamiento de aguas residuales industriales y municipales para la depuración biológica de las aguas residuales. En este tanque, la degradación biológica de los compuestos orgánicos es llevada a cabo por microorganismos (bacterias y otros microbios), que están suspendidos en las aguas residuales como los llamados lodos activados. La aireación intensiva suministra el oxígeno necesario para mantener la actividad biológica de los microorganismos. Los microorganismos utilizan las sustancias orgánicas contenidas en las aguas residuales como nutrientes, lo que purifica las aguas residuales.
Índice
Antecedentes técnicos
El tanque de aireación es un tanque o recipiente abierto al que se suministra oxígeno mediante sistemas mecánicos o neumáticos para favorecer la biodegradación de los contaminantes orgánicos. Funciona en el rango aeróbico, lo que significa que el contenido de oxígeno es lo suficientemente alto como para promover el crecimiento de bacterias aeróbicas.
Sistemas de aireación: En el tanque de aireación se utilizan varios tipos de sistemas de aireación para garantizar el suministro de oxígeno y la mezcla de las aguas residuales. Los sistemas más comunes son
- Aireadores sumergibles: Estos aparatos se sumergen en el agua de la piscina y utilizan discos giratorios o turbinas para generar pequeñas burbujas que distribuyen el oxígeno en el agua.
- Aireación presurizada con burbujas finas: el aire se impulsa a través de difusores especiales situados en el suelo de la piscina mediante estaciones de aire comprimido, que generan aire con burbujas finas y garantizan así un suministro eficaz de oxígeno.
- Aireadores de superficie: Estos aireadores impulsan el agua de la superficie a la piscina y la mezclan con el aire.
Foto: Sistema de aireación en el tanque de lodos activados del sistema ALMA BHU BIO
Microorganismos y lodos activados: Los lodos activados consisten en una mezcla de microorganismos que utilizan las sustancias orgánicas de las aguas residuales como alimento. Estos microorganismos actúan como fábricas de depuración biológica y descomponen las impurezas en sus componentes. Los organismos que se encuentran en los lodos activados incluyen
- Las bacterias: Son las principales protagonistas del proceso de biodegradación y descomponen las sustancias orgánicas en dióxido de carbono (CO₂), agua (H₂O) y nueva biomasa.
- Protozoos: Estos microorganismos desempeñan un papel importante en la reducción de las partículas finas del agua y en la lucha contra las bacterias no deseadas.
- Hongos y levaduras: Se dan en menor medida y pueden ayudar a la descomposición, especialmente en aguas residuales con una alta carga orgánica.
Control y parámetros del proceso: El tanque de aireación requiere un control preciso de los parámetros de funcionamiento para garantizar un rendimiento óptimo de la limpieza:
- Contenido de oxígeno: Para mantener la actividad de los microorganismos aeróbicos es necesario un contenido continuo de oxígeno de unos 2-4 mg/l. Unos valores demasiado bajos pueden provocar un descenso del rendimiento de la limpieza y la formación de condiciones anaeróbicas.
- Edad de los lodos: La edad de los lodos, es decir, el tiempo que los microorganismos permanecen en el tanque, debe seleccionarse de forma que se consiga un equilibrio estable entre crecimiento y descomposición. La edad típica de los lodos oscila entre 5 y 15 días.
- Tiempo de retención hidráulica (TRH): El tiempo que las aguas residuales permanecen en el tanque de aireación se mide en horas e influye en la eficacia de la degradación. Un tiempo de retención demasiado corto provoca una degradación incompleta, mientras que un tiempo de retención demasiado largo aumenta innecesariamente el consumo de energía.
Retorno de fangos: Después de separar las aguas residuales de los microorganismos en el decantador secundario, una parte de los fangos activados se devuelve al tanque de aireación para mantener estable la población de microorganismos. La parte que no se devuelve se denomina lodo en exceso y suele enviarse para su tratamiento posterior.
Foto: Tanque de sedimentación con rascador y recirculación de lodos (proceso: ALMA BHU BIO)
Aplicación práctica
El tanque de aireación es la pieza central de las plantas de tratamiento de aguas residuales y desempeña un papel decisivo en la eliminación de compuestos orgánicos y nutrientes de las aguas residuales. Dependiendo de la aplicación y de la composición de las aguas residuales, el proceso de aireación puede personalizarse:
Nitrificación y desnitrificación: En muchas aplicaciones industriales, sobre todo en las industrias química y alimentaria, es necesario eliminar compuestos nitrogenados como el amonio (NH₄⁺). En un proceso de dos etapas, los microorganismos convierten el amonio en nitrato (NO₃-) (nitrificación). En una etapa posterior, el nitrato se convierte en nitrógeno gaseoso (N₂ ) y escapa a la atmósfera (desnitrificación).
Adaptación a aguas residuales con una elevada carga orgánica: En industrias como la alimentaria y de bebidas o la papelera, las aguas residuales suelen tener una elevada carga orgánica. El tanque de aireación puede adaptarse a estas cargas aumentando la tasa de aireación u optimizando el contenido de lodos.
Procesos combinados: El tanque de aireación se utiliza a menudo en combinación con procesos de tratamiento mecánico o químico previos (por ejemplo, precipitación química o flotación) con el fin de reducir la carga de la etapa biológica y lograr una mayor eficiencia.
Foto: Tanque de aireación clásico (proceso: ALMA BHU BIO)
Ventajas del tanque de aireación
Eficaz descomposición orgánica: el tanque de aireación es extremadamente eficaz para reducir los compuestos orgánicos de las aguas residuales. El suministro selectivo de oxígeno y la actividad biológica de los microorganismos pueden llevar las aguas residuales a los valores de vertido exigidos.
Flexibilidad y adaptabilidad: los tanques de aireación pueden adaptarse a diferentes volúmenes y composiciones de aguas residuales. Esto los hace versátiles tanto para plantas de tratamiento de aguas residuales municipales como para plantas de tratamiento de aguas residuales industriales.
Alto rendimiento de depuración de nitrógeno y fósforo: El tanque de aireación puede funcionar de forma que nutrientes como el nitrógeno y el fósforo se descompongan eficazmente, además de eliminar las sustancias orgánicas.
Rentabilidad: en comparación con otros métodos de tratamiento biológico, el tanque de lodos activados ofrece una buena relación entre el rendimiento de depuración y los costes de funcionamiento, especialmente para grandes volúmenes de aguas residuales.
Desafíos del tanque de aireación
Gran consumo de energía: el suministro de oxígeno a través de los sistemas de ventilación provoca un consumo de energía considerable. Por eso es importante controlar la ventilación de forma eficiente para evitar un consumo innecesario de energía.
Sensibilidad a las influencias tóxicas: Ciertas sustancias químicas y compuestos tóxicos presentes en las aguas residuales pueden dañar los microorganismos del tanque de aireación y perjudicar el proceso de depuración. Por tanto, es necesario identificar y tratar las sustancias potencialmente nocivas en una fase temprana.
Formación y eliminación de lodos: La eliminación del exceso de lodos producidos en el tanque de aireación requiere métodos adecuados de deshidratación y eliminación, lo que puede generar costes de explotación adicionales.
Conclusión
El tanque de aireación es un componente central del tratamiento biológico de aguas residuales y ofrece una solución eficaz para eliminar los contaminantes orgánicos y eliminar el nitrógeno y el fósforo. Gracias a su flexibilidad y alto rendimiento de depuración, se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas residuales municipales, así como en diversas industrias. A pesar de algunos retos, como los elevados requisitos energéticos y la necesidad de un control preciso de los parámetros de funcionamiento, el tanque de aireación sigue siendo una tecnología clave para el tratamiento sostenible y eficaz de las aguas residuales.
