Bacterias, un punto en común entre la naturaleza y las plantas de tratamiento de aguas residuales

Una planta de tratamiento de aguas residuales, logra emular a la naturaleza. La base, tanto en la naturaleza como en la EDAR para eliminar la contaminación es la misma, las bacterias. En el caso de un tratamiento en EDAR, primero tiene lugar un filtrado preliminar de sustancias con cierto tamaño y posteriormente las sustancias inferiores. Tras la fase de filtrado, tiene lugar la fase que consiste en el tratamiento biológico.

En el tratamiento de agua, el microorganismo suele tener una connotación negativa. Sin embargo, también, en determinados casos, pueden tener un lado positivo dentro del proceso de tratamiento de aguas residuales. Esto se debe a que ciertos microorganismos logran que un agente contaminante pierda su capacidad para perjudicar al ser humano. Este método, únicamente se emplea en aquellos casos donde la contaminación puede ser asimilada por los microorganismos.

Los microorganismos también pueden tener un carácter positivo

La tendencia natural en la naturaleza es recuperarse. Observando este tipo de bacteria capaz de hacer inofensiva a ciertos tipos de contaminantes, podemos comprobar cómo la naturaleza dispone de mecanismos para su regeneración. A pesar de disponer de recursos, la mano del hombre ayuda a la naturaleza. Una planta de aguas residuales, logra tratar el agua que en la naturaleza requeriría mucho  espacio y tiempo. 

Metabolización de las bacterias, base del tratamiento biológico

Los microorganismos son la base del tratamiento biológico. El desarrollo del tratamiento biológico, es el empleo de microorganismos para la eliminación de sustancias presentes en el agua. Se lleva a cabo todo un proceso biológico que permite que los microorganismos supriman los contaminantes presentes. Los microorganismos emplean los nutrientes y materia orgánica presente en el agua para desarrollarse, al reproducirse, forman flóculos macroscópicos.

En un periodo de tiempo razonable, los flóculos pueden ser decantados. Al alcanzar una masa crítica, es posible proceder al decantado, resultando un agua libre de contaminantes. El uso habitual de este sistema, supone la supresión de la materia orgánica biodegradable. La utilización de este método es una de las más extendidas en el tratamiento de aguas residuales por su simplicidad y bajo coste de ejecución.

Por su simplicidad y bajo coste, el tratamiento biológico es uno de los más habituales

No sólo se aplica a usos urbanos. Además, la eficacia que ofrece este sistema de tratamiento de aguas residuales, hace que, su aplicación llegue más allá del tratamiento de aguas urbanas. Muchas industrias empleen este sistema para el tratamiento de sus aguas, tales como industrias químicas, refinerías petrolíferas, papelera, entre otras

Tipos de bacterias que forman parte del tratamiento biológico de aguas residuales

Es a través del consumo de oxígeno cuando los microorganismos pueden procesar la materia orgánica. Podemos distinguir distintas clases de bacterias. Básicamente encontramos dos tipos, depuradoras y filamentosas. En el caso de bacterias depuradoras, es un tipo de bacteria aerobia. Sin embargo, si se trata de filamentosas, pueden prescindir del consumo del oxígeno. Existe otra posibilidad, y es la completa ausencia de oxígeno. La simbiosis es el proceso que permite a las bacterias asimilar las sustancias disueltas.

Grupos de bacterias aeróbicas

Las bacterias aeróbicas propician procesos de oxidación y nitrificación. Sin embargo, para desarrollar estos procesos, necesitan oxígeno. Un aspecto que debe ser tenido en cuenta es la resistencia de los microorganismos. Viven en un rango de entre 9 y  28 grados. Además el pH que soportan es de entre 5.0 y  7.0

La temperatura y el pH son aspectos a tener en cuenta para el proceso con bacterias aeróbicas

  • Pseudomonas: Logran alcanzar el 80% del lodo activo. Son capaces de procesar alcoholes, ácidos grasos, hidrocarburos, parafinas, entre otras sustancias orgánicas.
  • Nitrificantes: permiten la oxidación de compuestos de nitrógeno.
  • Bacterias filamentosas: Se encargan de la oxidación de compuestos de carbono

Grupos de bacterias anaerobicas

El proceso anaerobico se desarrolla a través del metabolismo que procesan distintas bacterias. Estas bacterias son sintróficas, cuya particularidad básica es la de provocar una reacción química con la unión de distintos tipos. Podemos diferenciar cuatro tipos distintos de bacterias que forman parte en la metabolización de materia orgánica.

En el proceso anaeróbico se distinguen cuatro tipos distintos de bacterias

  • Hidrolíticas. Este tipo de bacteria tiene por objetivo deshacer los enlaces complejos como por ejemplo, proteínas, celulosa o lípidos que son contenidas en monómeros o moléculas como los aminoácidos.
  • Fermentativas acidogénicas. Su función es transformar azúcares y aminoácidos en ácidos orgánicos, CO2 o alcoholes, entre otros. 
  • Acetogénicas. Este tipo de bacteria, a través de la metabolización, genera H2. Además, logran convertir el propiónico, butírico y ciertos alcoholes en sustancias como el acetato, hidrógeno y dióxido de carbono. 
  • Metanógenicas: Se trata de un tipo de bacteria que a través de la metabolización, produce gas metano.

Diferentes posibles sistemas para el tratamiento biológico

La simbiosis depende del correcto funcionamiento de la EDAR. Se debe lograr a través de mecanismos que la oxigenación sea la óptima. Ante estos dos supuestos, encontramos tres sistemas de tratamiento biológico que se diferencian fundamentalmente por su consumo de oxígeno:

Aeróbicos

Se utiliza la asimilación de materia orgánica y nutrientes por parte de los microorganismos. El microorganismo realiza esta asimilación para su desarrollo y siendo el oxígeno un elemento presente en este mecanismo al realizar la función de aceptor de electrones. Este método supone un gasto energético elevado y una producción de fango significativa a causa del desarrollo de los microorganismos.

Anaeróbicos

En este método, es la materia orgánica en sí la que realiza la función de aceptor de electrones. El oxígeno no tiene presencia en este proceso, sin embargo, a lo largo de este tratamiento, se obtienen otros gases. Gracias a la interacción con distintas bacterias, la materia orgánica presente se convierte en metano y CO2. 

Anóxicos

En este tipo de proceso, el aceptor no resulta el oxígeno ni la materia orgánica. Es en este método,  donde el aceptor de electrones resulta ser otro elemento presente en el medio como son los nitratos, sulfatos, el hidrógeno, entre otros. Enfocando el caso del nitrato como aceptor final, el nitrógeno que forma la molécula de nitrato se convierte en nitrógeno gas. De esta forma, este proceso facilita la supresión biológica del nitrógeno presente en el agua a tratar.

La elección del proceso, está condicionada por las condiciones del caso. En cada caso de agua a tratar, las condiciones individuales determinarán, junto a las características del efluente, la idoneidad de un método u otro.

Diferentes formas de presencia de la biomasa en los sistemas 

Podemos distinguir dos situaciones en el incremento de la biomasa. Por un lado, la biomasa puede desarrollarse de forma libre, sin sujeción a parte alguna del biorreactor y por otra parte, puede encontrarse en un punto de apoyo. En el primero de los casos, desarrollándose sin soporte, se da en los reactores secuenciales y en los reactores de biomembrana (MBR). En los casos de biodiscos, biofiltros, o de lecho móvil, la biomasa se sitúa en un soporte. 

SBR. Reactor biológico secuencial

Es un modelo que funciona de forma discontinua y, el cual, permite que todos los procesos se desarrollen en el tanque, siguiendo los procesos una línea temporal. Este reactor, resulta una opción óptima para industrias que ofrezcan efluentes pequeños pero con grandes diferencias en sus características.

MBR. Reactor biológico de membranas

Este método es similar al proceso convencional, tiene una diferencia relevante, el sistema MBR tiene en su interior un módulo de membranas de ultrafiltración. Esta diferencia, el módulo de membranas de ultrafiltración, facilita la distinción del fango y del líquido a través de las membranas. Es una opción recomendable para aquellas industrias en las que el espacio es muy limitado. 

MBBR. Reactor biológico de lecho móvil

En este  modelo, la biomasa se halla en un soporte que se sitúa sumergido en el interior del reactor. Este soporte, se encuentra en contínuo movimiento. 

Son distintos aspectos los que condicionan si la biomasa debe tener carácter fijo o móvil. Por un lado, debe considerarse las características propias del efluente, también es necesario la naturaleza de la industria que lo emplea y la calidad precisada en el agua. Además, siempre es necesario tener presentes las condiciones individuales de la empresa o usuario que requiere el sistema. 

Conclusión

La elección del proceso biológico más apropiado dependerá de la situación del efluente. Las características que ofrece el efluente, el sector industrial que opera la efluente y las necesidades de calidad en el agua son determinantes. 15 años de experiencia, permiten a Blue Gold identificar las necesidades a satisfacer y a elegir la tecnología que ofrezca la respuesta más eficaz y económica.

El papel de las bacterias dentro del tratamiento biológico de aguas residuales

Bioxirec | Reactor Biológico de Membrana (MBR)

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