- FUNDAMENTOS
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El principio básico consiste en que las aguas
residuales se pongan en contacto con una población microbiana mixta, en forma
de suspensión floculenta, en un sistema aireado y agitado.
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La materia en suspensión y la coloidal se eliminan
rápidamente de las aguas residuales por adsorción y aglomeración en los
flóculos microbianos. Esta materia y los nutrientes disueltos se descomponen
luego más lentamente por metabolismo microbiano, proceso conocido como “estabilización”.
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En este proceso, parte del material nutriente se oxida
a sustancias simples como el anhídrido
carbónico, en un proceso denominado “mineralización”,
y parte se convierte en una materia
nueva celular microbiana, llamada “asimilación”
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Parte de la masa microbiana se descompone también de
la misma manera, un proceso llamado “respiración
endógena”. El proceso oxidativo
suministra la energía necesaria para la operación de los procesos de adsorción
y asimilación.
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Una vez que se alcanza
el grado de tratamiento que se desea, la masa microbiana floculenta
conocida como el “lodo”, se
separa del agua residual por asentamiento, por lo general, en recipiente
separado, especialmente. La etapa de separación se conoce como “clarificación”, “asentamiento” o
sedimentación”.
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La mayor parte del lodo asentado en la etapa de separación se regresa a la etapa de aireación
para mantener la concentración de los lodos en el tanque de aeración al nivel
necesario para un tratamiento efectivo y para que actúe como un inoculo
microbiano.
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El proceso de desarrollo de los lodos se puede
acelerar por una siembra con una población microbiana, como los lodos
procedentes de otro proceso, tierras, o en el caso de un desecho industrial que
contenga nutrientes, un cultivo especialmente desarrollado en el laboratorio o
una planta piloto.
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En la etapa de aeración, cuando la mayoría de los
nutrientes ya se removió, el nivel nutritivo de los microorganismos está cerca
de la inanición
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El balance de nutrientes se cita por lo general en
relación con el contenido de materiales carbonáceos fácilmente degradables,
expresado como DBO, y para una operación convencional, el balance de nutrientes
de 0,03 a 0,06 Kg de nitrógeno por Kg de DBO y de 0,07 a 0,01 Kg de fósforo (como fosfato) por Kg de DBO.
- LODOS ACTIVADOS POR AIREACIÓN EXTENDIDA
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Los niveles de carga de lodos son muy bajos.
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Entre 0,03 y 0,1 Kg de DBO/Kg de sólidos de lodos por
día
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La carga volumétrica de la planta es alrededor de 0,25
Kg de DBO/m3 -d
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El largo tiempo de residencia de los lodos y la baja
carga de éstos implican una baja
actividad de los lodos.
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De manera que lo lodos están muy dentro de la fase de
respiración endógena, donde la descomposición de los lodos excede el
crecimiento de los mismos.
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El tiempo de residencia de los lodos es muy
prolongado, hasta 24 días.
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En especial si se usan
tiempos largos de retención , de uno o dos días, para producir una
reducción del 95% en la DBO licor madre.
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La producción de lodos puede ser tan baja como de 0,2
a 0,3 Kg de sólidos por Kg de DBO eliminada
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Como el proceso implica la digestión aeróbica de losa
sólidos de los lodos, el requerimiento de oxígeno es casi 1,25 veces mayor que
la DBO aplicada
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Una mayor reserva reguladora de oxígeno disuelto en la etapa de aeración, para hacerle frente
a las oscilaciones de la carga.
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Los tiempos de detención en aireación prolongada son
del orden de 24 h. pautas empíricas son: Concentraciones de MLSS de 3.000 a
6.000 mg/L y bajas cargas de DBO5, inferiores a 0,24 Kg/m3-d,
de capacidad de aireación.
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Problemas clásicos son el apelmazamiento del lodo, que
conduce a pérdida de la población microbiana total, pH bajo debido a
nitrificación y concentraciones elevadas de sólidos en suspensión en el
efluente.
3. PARÁMETROS DE OPERACIÓN
CONCENTRACIÓN DE LOS LODOS: Es la
concentración de lodos en suspensión, conocida como sólidos suspendidos en el
licor mezclado o SSLM Sin embargo , algunos de los sólidos en suspensión pueden
ser inorgánicos, y un parámetro más usual es el contenido del material
combustible presente, conocido como “sólidos volátiles suspendidos” o SVS como
una indicación de la concentración microbiana.
La concentración de los lodos en la
etapa de aireación se expresa entonces
como “sólidos volátiles suspendidos en el licor mezclado” o SVSLM. Esto
indicará la cantidad de materia orgánica presente, pero no establece distinción
entre el material bioquímicamente activo y el material inerte presente en los
lodos. Los valores más altos de SVSLM están limitados por la capacidad de la
etapa de sedimentación, pero son valores típicos de operación de 2 a 3 Kg de
sólidos de los lodos por m3 (peso
seco).
donde Va es el
volumen de líquido en la etapa de aeración (m3), X los SVSLM (g/m3
), Qw la tasa de desecho de los lodos (m3/día) y Xw los SVS en la
corriente de lodos de desecho (g/m3 ), de manera que ts se expresa en
días. Si se supone constante la proporción de células microbianas en los SVS,
se puede hacer entonces referencia al TRL como el “tiempo medio de residencia
de las células” o “edad de los lodos”. Un TRL bajo implica una alta tasa de
crecimiento de lodos, lo que implica también una alta actividad. Por tanto, se
puede considerar el significado del TRL como un parámetro operacional que
permite controlar la actividad de los lodos.
fm = (So * Qi)/(Va * X) (gDBO/g de sólidos en lodos - día)
El término “relación de alimento a
microorganismos” se usa también algunas veces para describir la tasa de
remoción de nutrientes por masa unitaria de sólidos de lodos. Para distinguir
entre los dos usos, se le conocerá como un “factor de carga de proceso”, fw
dado por: fw = Qi(So – Se)/Va.X (g DBO/ g de sólidos en los lodos-día), Se es
la concentración residual de nutrientes en el efluente del sistema.
TIEMPO DE
RETENCIÓN: El tiempo de retención, tr, es el tiempo promedio empleado por el
líquido en la etapa de aireación y es, por
tanto, el tiempo de contacto entre los lodos y las aguas
residuales. Entonces tr = Va/Qi. Al tiempo de retención también se le llama
también “período de aeración” y “tiempo
de retención”.
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