La bio-aumentación en el tratamiento de aguas residuales

Frecuentemente, los términos bio-remediación y bio-aumentación se usan intercambiablemente. 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 influente 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 influente 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 influente 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 influente, 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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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 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 disciplinas efectiva y eficientemente, el gerente o administrador del sistema será previsto con excelentes resultados utilizando el sistema existente.

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, 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.

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 continúan para explorar y encontrar nuevas oportunidades para la utilización de esta tecnología emergente.

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Análisis en línea para tratamiento de aguas, objetivo: concientizar a las empresas

Los ríos, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, las basuras producidas por la actividad humana.

El ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación. Pero esta misma facilidad de regeneración del agua, y su aparente abundancia, hace que sea el vertedero habitual en el que arrojamos los residuos producidos por nuestras actividades. Pesticidas, desechos químicos, metales pesados, residuos radiactivos, etc., se encuentran, en cantidades mayores o menores, al analizar las aguas de los más remotos lugares del mundo. Muchas aguas están contaminadas hasta el punto de hacerlas peligrosas para la salud humana y dañinas para la vida.

Primero fueron los ríos, las zonas portuarias de las grandes ciudades y las zonas industriales las que se convirtieron en sucias cloacas, cargadas de productos químicos, espumas y toda clase de contaminantes. Con la industrialización y el desarrollo económico este problema se ha ido trasladando a los países en vías de desarrollo, a la vez que en los países desarrollados se producían importantes mejoras.

Entre los principales factores de contaminación del agua se encuentran:

•  Aguas Residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua)

•  Agentes patógenos.- Bacterias, virus, protozoarios, parásitos que entran al agua provenientes de desechos orgánicos.

•  Desechos que requieren oxígeno.- Los desechos orgánicos pueden ser descompuestos por bacterias que usan oxígeno para biodegradarlos. Si hay poblaciones grandes de estas bacterias, pueden agotar el oxígeno del agua, matando así las formas de vida acuáticas.

•  Sustancias químicas inorgánicas.- Acidos, compuestos de metales tóxicos (mercurio, plomo), envenenan el agua.

•  Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo de plantas acuáticas que después mueren y se descomponen, agotando el oxígeno del agua y de este modo causan la muerte de las especies marinas (zona muerta).

•  Sustancias químicas orgánicas.- Petróleo, plásticos, plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.

•  Sedimentos o materia suspendida.- Partículas insolubles de suelo que enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.

•  Sustancias radiactivas que pueden causar defectos congénitos y cáncer.

•  Calor.- Ingresos de agua caliente que disminuyen el contenido de oxígeno y hace a los organismos acuáticos muy vulnerables

Aunado a esto, las principales fuentes de contaminación son denominadas Fuentes Puntuales, debido a que descargan contaminantes en localizaciones específicas a través de tuberías y alcantarillas. Ejemplos de estas fuentes son las fábricas, plantas de tratamiento de aguas, minas, pozos petroleros, entre otros.

El origen, composición y cantidad de los desechos están relacionados con los hábitos de vida vigentes. Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el líquido resultante recibe el nombre de agua residual.

La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas. Las mediciones más comunes incluyen la determinación del contenido en sólidos, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO), carbón orgánico total (COT), nitrógeno total y toxicidad.

La DBO es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días. Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la materia orgánica presente y permite prever cuanto oxígeno será necesario para la depuración de esas aguas e ir comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento depurador en una planta. El DQO es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico (normalmente dicromato potásico en medio ácido). Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. La presencia del nitrógeno total en las aguas en exceso es causa de eutrofización (agua enriquecida de nutrientes). El nitrógeno se presenta en diferentes formas químicas en las aguas naturales y contaminadas.

La contaminación del agua es controlada mediante plantas de tratamiento, aunque ninguna medida de control será efectiva, sino va acompañada de disposiciones destinadas a reducir la cantidad de residuos y a reciclar todo lo que se pueda. Por esto es una necesidad básica para el desarrollo de la vida y hay que mantenerla incolora, insípida e inodora. De lo contrario (si el agua estuviera contaminada y no presentara las características anteriormente mencionadas) provocaría enfermedades como diarrea aguda, lesiones en el hígado y en los riñones, etc., y no solamente a los humanos, sino que también a los animales al ingerirla y a las planta al absorberla

Para detener este desastre, existen diversos equipos de tratamiento y potabilización del agua, los cuales requieren de cierta concientización de la población y una fuerte campaña de educación, para comprender su uso y efecto. Dentro de estos equipos, existen los que miden en línea los parámetros DBO, DQO, COT, nitrógeno y toxicidad al mismo tiempo, teniendo como finalidad el mantener la máxima calidad de agua de manera automatizada, logrando un proceso óptimo y ahorrando en mantenimiento

La aplicación de estos equipos se lleva a cabo en todo tipo de industrias que generen agua residual, por ejemplo: plantas de tratamiento de agua, purificadoras, potabilizadoras, industria alimenticia, química petroquímica, petrolera, plásticos, entre otras.

Dentro de las empresas que distribuyen este tipo de equipos se encuentra Gaarso Ingenieros (antes Analytik Instrumentation & Metrology), quien es una empresa dedicada a la venta de instrumentación analítica para todo lo relacionado al tratamiento de agua, así como a la industria en general.

Además de ofrecer estos equipos, la empresa ofrece asesoría en la instalación, mantenimiento y operación de los equipos.

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