Estudio: “Eliminación de filamentosas. Resultados a nivel de laboratorio del estudio realizado con Quantum”

En las últimas décadas, el proceso de depuración mediante lodos activos se ha establecido como la tecnología más utilizada para el tratamiento del agua residual tanto de origen urbano como industrial. El proceso de fangos activos es un proceso biológico que depende de un delicado y equilibrado ecosistema constituido alrededor de microorganismos formadores de flóculos y filamentos (Tsang et al., 2008).

 

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Eliminación de filamentosas: resultados a nivel de laboratorio del estudio realizado con Quantum

1.- Introducción

En el marco del proyecto “Desarrollo de un nuevo dispositivo para el control del foaming en sistemas de depuración biológica (DEFOAM)” financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI – IDI-20111091), Tecnoconverting ha desarrollado, con la colaboración de Fundació CTM Centre Tecnològic, Quantum. El sistema Quantum, galardonado con el premio a la innovación en SMAGUA 2014, es un sistema de eliminación de espumas generadas en procesos de depuración biológica mediante sistemas de rascado, tamizado y reintroducción de la fase líquida y sólida de las espumas en el lodo activo, evita los inconvenientes de las estrategias de control de las espumas convencionales sin interferir en el rendimiento de ninguna de las etapas de depuración biológica.

En las últimas décadas, el proceso de depuración mediante lodos activos se ha establecido como la tecnología más utilizada para el tratamiento del agua residual tanto de origen urbano como industrial. El proceso de fangos activos es un proceso biológico que depende de un delicado y equilibrado ecosistema constituido alrededor de microorganismos formadores de flóculos y filamentos (Tsang et al., 2008). Éstos constituyen los principales degradadores de materia orgánica y ofrecen la matriz necesaria para la formación de flóculos compactos.

No obstante, los organismos filamentosos pueden agregarse con las burbujas de gas y partículas de flóculo formando pilas flotantes en los tanques de tratamiento. Durante este fenómeno conocido como bulking, el fango captura burbujas de gas procedentes de la aireación, las cuáles hacen que el fango ascienda y se almacene en la superficie del tanque de aeración. Cuándo este fenómeno persiste, puede causar el desarrollo de espumas biológicas altamente estables, fenómeno conocido como foaming (Madoni et al., 2000) (Figura 1).

1Figura 1 Ejemplo de formación de espumas en un sistema de depuración biológica

La presencia de espumas, que pueden tener gruesos comprendidos entre los milímetros hasta más de un metro, puede afectar negativamente la operación de planta de distintas maneras. Por un lado, puede pasar a los tanques de sedimentación resultando en una concentración inaceptablemente alta de materias en suspensión en los efluentes finales. También puede llegar una fase en que la parte superior de la espuma se descompone creando olores desagradables y, finalmente, en casos extremos cuando el contenido de espuma supera la altura disponible para amortiguar los picos de agua residual, puede rebosar fuera del tanque de aeración creando un impacto visual no deseado y molestias en los trabajadores de la planta (Goddard and Forster, 1987).

Estas espumas densas y marrones pueden formar una capa de varias decenas de centímetros de grueso. Su eliminación es complicada, tanto del punto de vista técnico como económico. En muchos casos, una parte de la espuma se descarga con el agua tratada en el rebosadero del tanque secundario de sedimentación, elevando los sólidos en suspensión y la materia orgánica del agua final. No se trata únicamente de un problema estético sino que complica enormemente la operación de la planta y disminuye la calidad del agua tratada. Muchos de esos problemas suelen aparecer aleatoriamente sin que se pueda garantizar una calidad de tratamiento uniforme a lo largo del tiempo. Frecuentemente, corregir estos problemas de explotación se vuelve una tarea muy complicada y en la que se necesita tiempo o incluso la necesidad de parar la instalación para realizar una nueva puesta en marcha, con el consiguiente riesgo medioambiental.

El foaming se asocia principalmente a la presencia de Microthrix parvicella y Mycolata (anteriormente conocidas como bacterias nocardioformes), aunque estudios presentes en la literatura científica ponen de manifiesto la presencia de un gran número de microorganismos en las espumas. De hecho, el grupo Mycolata incluye especies de muchas familias (Nocardiaceœ, Gordoniaceœ,  Williamsiaceœ y otras), dificultando la correcta identificación del microorganismo predominante y los mecanismos de formación asociados.

La formación de espumas en los reactores de fangos activos o en los clarificadores secundarios es un fenómeno que se presenta con cierta periodicidad en muchas EDARs, tanto urbanas como industriales, en cualquier lugar del mundo (Jenkins et al., 2004). Distintas encuestas realizadas en Alemania (Wagner, 1982), Sudáfrica (Blackbeard et al., 1986), Australia (Seviour et al., 1990), Francia (Pujol et al., 1991), Dinamarca (Eikelboom et al., 1998), República Checa (Wanner et al., 1998), Italia (Madoni et al., 2000) y Estados Unidos (Pitt and Jenkins, 1990), demuestran la extensión y severidad de los problemas relacionados con las especies filamentosas en los sistemas de tratamiento biológico. Por poner un ejemplo de la magnitud de la problemática, el estudio de Madoni et al. (Madoni et al., 2000) pone de manifiesto que un 50% de las plantas estudiadas presentaron problemas de foaming. El estudio pone de manifiesto que los microorganismos filamentosos que dominaban las espumas formadas fueron M. parvicella (75%) y Gordonia amarae (16%).

Aunque se han llevado a cabo numerosos estudios para estudiar el fenómeno del foaming, los mecanismos implicados en el sobrecrecimiento de microorganismos filamentosos no se comprenden plenamente y existen visiones contradictorias en los diferentes estudios (Martins et al., 2004). Este hecho dificulta el desarrollo de estrategias efectivas para el control de especies filamentosas, no existiendo, hasta la fecha,  una solución universal, económicamente efectiva y viable a largo plazo para evitar los inconvenientes relacionados con la formación de espumas (Tsang et al., 2008).

No obstante, sí existen sistemas de efectividad limitada para evitar los problemas derivados de la formación de espumas en sistemas biológicos. Diversas estrategias han sido tradicionalmente utilizadas para el control de los fenómenos de foaming. Tradicionalmente, se ha utilizado la adición de reactivos (coagulantes, polímeros catiónicos, cloro, peróxido de hidrógeno, etc.) para evitar la formación y eliminar las espumas ya formadas. No obstante, la adición de compuestos químicos en el proceso incrementa notablemente los costes de tratamiento y sólo es útil en determinadas situaciones. Además, la utilización de determinados reactivos químicos implica un control muy exhaustivo de la eficiencia del tratamiento y el proceso de sedimentación para evitar la presencia de estos reactivos en el agua tratada o afectar al rendimiento del proceso de depuración.

La utilización de distintos tipos de selectores (aerobio, anóxico, anaerobio o mixto) que favorezcan el crecimiento de bacterias formadoras de flóculos disminuye la magnitud de los problemas relacionados con el bulking. No obstante, su aplicación implica elevadas inversiones en la planta (Tchobanoglous et al., 2003) y demuestra poca efectividad para el control del foaming (Jenkins et al., 2004).

También es bastante extendido el uso de sistemas manuales tales como rastrillos o bombas que retiran la espuma cuando la magnitud de la problemática alcanza límites indeseables. La ventaja de estos sistemas es que el coste de inversión es mínimo aunque sólo resuelven el problema a corto plazo, generan un residuo que se debe tratar y requieren la vigilancia constante del sistema para evitar la reaparición de la problemática. Su eficacia para la eliminación de problemas puntuales es elevada aunque no evitan la reaparición del problema.

Finalmente, existen sistemas mecánicos basados en el arrastre mecánico mediante rascadores de las espumas formadas en los procesos biológicos de depuración. Estos sistemas retiran la espuma superficial mediante unas palas rascadoras que transportan la espuma generada a un sistema colector encargado de retirarla para su posterior tratamiento. También existe la variante similar de las tuberías ranuradas, donde la espuma es retirada del componente líquido mediante la rotación manual de una tubería ranurada situada en la superficie del sistema de tratamiento biológico. El principal inconveniente de estos sistemas es que requieren la implementación de un sistema de recolección de la espuma retirada y no reintroducen la espuma en el tanque biológico, generando un subproducto que debe ser tratado a parte.

En conclusión, no existe un proceso que mantenga bajo control a corto y largo plazo la formación de espumas en sistemas de depuración biológica, no genere residuos, no incremente significativamente los costes de operación y no suponga una inversión considerable en el sistema de tratamiento.

2.- Descripción del sistema Quantum

Por todo esto, se manifiesta la necesidad de desarrollar un sistema autónomo que minimice la problemática asociada a la formación de espumas, que aporte una solución a corto y largo plazo sin suponer un incremento considerable en el coste de tratamiento del agua, que sea aplicable independientemente de las condiciones operacionales de las plantas depuradoras, la composición del agua o los microorganismos presentes causantes de las espumas, y no genere residuos adicionales.

Tecnoconverting ha desarrollado una nueva tecnología para optimizar la depuración biológica de las aguas residuales.

El dispositivo diseñado, denominado Quantum, consiste en un sistema de eliminación de espumas filamentosas que se forman en el reactor biológico de las plantas de depuración de aguas residuales mediante mecanismos mecánicos, sin generación de residuos, con poco mantenimiento y sin instalación de tuberías ni bombas

El sistema desarrollado ha sido optimizado desde el punto de vista energético, es resistente a las condiciones físico-químicas presentes, y garantiza una mejora en el rendimiento del sistema de depuración sin alterar la calidad de depuración del agua tratada.

Quantum recoge las filamentosas a partir de un sistema de rasquetas diseñadas especialmente para evitar que las espumas se escapen. Estas rasquetas mueven las espumas a su sistema eliminador, donde, aplicando una serie de procesos mecánicos, se consigue romper la estructura de la filamentosa y eliminarla de la superficie del biológico.

A diferencia de otros sistemas presentes en el mercado, la tecnología Quantum no elimina los microorganismos filamentosos del agua, sólo rompe las estructuras espumosas desestabilizando la emulsión que estas forman y vuelve a introducirlas en el reactor, devolviendo la parte líquida resultante al fango presente en el reactor para que continúen con su beneficioso aporte en la depuración de las aguas, y minimizando su presencia de forma permanente. Ésta gran diferencia, además, evita la instalación de bombas y tuberías, reduciendo así el coste de la instalación y el mantenimiento.

El sistema  se instala en la parte superior de los tanques de depuración biológica, con gran parte del sistema de eliminación mecánico sumergido en el agua del reactor; y es adaptable a todos los tipos de reactores presentes en el mercado.

El sistema desarrollado está compuesto por dos partes principales según su función:

El dispositivo recogedor está formado por palas sujetas a un engranaje, actuado por un motor eléctrico, que desplaza las espumas hacia un sistema eliminador situado en el extremo del dispositivo.

El sistema eliminador es un cilindro de varios metros de longitud  que gracias a la acción de un tamiz y una prensa, rompe la estructura filamentosa de las espumas y retira el aire atrapado entre estas, favoreciendo así la mezcla del contenido con gran cantidad de agua procedente del mismo reactor.

Este hecho permite la reintroducción de las espumas disueltas en el licor de la mezcla por la parte inferior del cilindro, evitando la re-flotación de las partículas sólidas y la generación de residuos.

3.- Metodología

El dispositivo Quantum se ha instalado en la EDAR De Navàs (Barcelona) tradicionalmente con episodios reiterados de espumación. A lo largo de casi un año, se ha seguido su efectividad en la eliminación de espumas así como sus posibles efectos en la depuración de las aguas.

Tabla 1 Características técnicas de la depuradora de Navàs (datos cedidos por Aigües de Manresa S.A.)

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Durante el pilotaje, se ha evaluado la capacidad del sistema para eliminar las espumas una vez formadas y, a su vez, se ha monitorizado la tendencia a la espumación, la capacidad de degradación de la materia orgánica y nitrificación y las propiedades de sedimentación del fango en el reactor biológico.

Los lodos y las espumas se caracterizaron a nivel físico-químico y biológico en las instalaciones de Fundació CTM Centre Tecnològic (CTM). Concretamente, se determinaron los siguentes parámetros:

  • Productos Microbianos Solubles, PMS (Soluble Microbial Products, SMP) y Sustancias Poliméricas Extracelulares, SPE (Extracelular Polimeric Substances, EPS): Son sustancias relacionadas con la formación de espumas. Para determinarlas se ha utilizado el método de Judd (Judd 2006). La cuantificación de las proteínas se realiza de acuerdo con el método de Modified Lowry Protein Assay kit (Thermo Scientific) y la cuantificación de la glucosa se realiza de acuerdo con el método de Dubois (Dubois et al. 1956).
  • Materias en suspensión, MES. Cantidad de sólidos presentes en el reactor. Método APHA, 1998
  • Materias en suspensión volátiles, MESv. Indicativas de la cantidad de microorganismos presentes en el reactor. Método APHA, 1998.
  • Índice de volumen de lodo, IVL (Sludge Volume Index, SVI). Este parámetro es el volumen (expresado en mL) que ocupa 1L de lodo activo después de dejarlo sedimentar 30 minutos a 25ºC. Método APHA, 1998.
  • Test de espumación. Mide la tendencia a la espumación y la estabilidad de las espumas formadas. Médoto Fryer et al. (2011).
  • Respirometrías heterótrofa y nitrificante. Indican el rendimiento de los microorganismos heterótrofos y nitrificantes, respectivamente. Las respirometrías se realizaron mediante BMT respirometer (SURCIS).
  • Reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR). Utilizando técnicas de biología molecular, se cuantificó la presencia de bacterias nitrificantes en el reactor biológico a lo largo del pilotaje. Para hacerlo se utilizó el equipo de PCR  a tiempo real MX 3000PTM (Stratagene).

 

4.- Caracterización preliminar

En una primera fase posterior a la instalación del sistema se recogieron cuatro muestras de lodos activos y espumas de la depuradora para posterior caracterización química y biológica en los laboratorios de Fundació CTM Centre Tecnológic y establecer el estado base de la depuradora.

En general cabe destacar que los parámetros relacionados con la actividad microbiana, PMS y SPE, son superiores en los muestreos de marzo y octubre, hecho que seguramente se deba al incremento de actividad microbiana que se produce durante períodos cálidos (Figura 2).

 

3Figura 2 PMS y SPE en los cuatro muestreos realizados en la EDAR de Navàs durante la Fase 1 de proyecto.

Referente a las materias en suspensión, se determinaron valores entre 1470-4240 mg/L de MES y 1440 -3550 mg/L de MESv.  El IVL presentó una variación entre 130 y 549 mL/g a lo largo de los cuatro muestreos realizados (Figura 3).

 

4Figura 3 MES, MESv y IVL en los cuatro muestreos realizados en la EDAR de Navàs durante la Fase 1.

La actividad microbiana, determinada mediante respirometría heterótrofa y nitrificante, presenta una importante variación a lo largo de los muestreos realizados (Figura 4). Cabe destacar que la actividad biológica viene influenciada por numerosos factores ambientales y de operación como la temperatura, pH, carga orgánica, edad del lodo etc. de modo que es muy normal observar este tipo de variaciones de la actividad microbiana.

 

5Figura 4 Actividad heterótrofa y nitrificante de los lodos activos de la EDAR de Navàs a lo largo de los muestreos realizados en la Fase 1 del proyecto.

A nivel de bacterias filamentosas, los resultados de PCR cuantitativa indican una mayor abundancia de M. parvicella en el muestreo de enero de 2012 (Figura 5). Cabe destacar que en este periodo era justamente cuando la depuradora presentaba problemas de espumas. De hecho, es en este muestreo de enero en el que el test de espumación presentó los valores más superiores indicando una mayor tendencia a generar espumas persistentes en el reactor (Figura 6).

 

6Figura 5 Resultados de qPCR de M. parvicella en espumas y lodos activos a lo largo de los muestreos realizados en la Fase 1 del proyecto.

 

7Figura 6 Resultados del test de espumación en los cuatro muestreos realizados en la Fase 1.

En general los resultados de la caracterización química y biológica de lodos y espumas de la EDAR de Navàs permitieron determinar el rango en el que se mueven los principales parámetros determinantes en la depuración de las aguas.

Los resultados de este proyecto demuestran que el sistema es efectivo para la eliminación de las espumas generadas a corto, medio y largo plazo y evita su reaparición. Asimismo, se ha comprobado que la operación del dispositivo Quantum no afecta a los procesos de depuración de las estaciones de depuración convencionales. También se ha desarrollado un sistema de desinfección mediante hipoclorito que permite incrementar el rendimiento del sistema en caso necesario.

Esta primera fase tuvo una duración de dieciocho meses en lugar de los tres meses planificados inicialmente. Este hecho es debido a la elevada variabilidad estacional observada, hecho que requirió alargar esta primera fase tal y cómo se explica posteriormente. Una vez seleccionada la depuradora de Navàs para la instalación del Quantum, se realizaron 4 muestreos de los lodos y espumas para posterior caracterización físico-química y biológica. Los resultados de esta fase permitieron conocer las características de los fangos activos y de las espumas presentes en la depuradora así como observar la variabilidad temporal del sistema.

 

5.- Resultados

Como se ha comentado el sistema Quantum se instaló en la depuradora de Navàs y se mantuvo en operación intermitente a lo largo de un año. Concretamente, el dispositivo estuvo en operación de Noviembre de 2012 a Enero de 2013 (Etapa 1) y de Abril a Julio de 2013 (Etapa 2).

Durante la primera etapa de funcionamiento de la planta, de noviembre de 2012 a enero de 2013 (Etapa 1) el dispositivo Quantum no era capaz de recoger para su tamizado las espumas generadas en el reactor biológico de la depuradora de Navàs hecho que implicó una optimización del sistema rascador. Durante un mes, de marzo a abril, la empresa explotadora de la depuradora, tuvo que dosificar cloro en el reactor secundario debido a la elevada generación de espumas. Para no interferir en los resultados de la dosificación, el sistema Quantum permaneció parado, hecho que se aprovechó para realizar mantenimiento y pequeños ajustes. A finales de abril de 2013, el dispositivo Quantum modificado se instaló en la depuradora y se puso de nuevo en funcionamiento. Con el nuevo diseño, el sistema era mucho más efectivo en la eliminación de espumas.

A lo largo de todo el pilotaje, la empresa explotadora no advirtió ninguna alteración significativa en la calidad final del agua tratada ni en la sedimentabilidad del lodo hecho que de por sí, demuestra la no alteración del proceso de depuración.

No obstante, a lo largo de todo el pilotaje, los resultados de los parámetros monitorizados presentaron una variabilidad dentro de la normalidad y en ningún caso se observó que el funcionamiento del Quantum afectase al rendimiento del proceso de depuración. Así pues, por ejemplo, puede observarse que la actividad microbiana determinada como concentración de PMS y SPE presenta una variabilidad destacable a lo largo de los muestreos realizados en la Fase 3 (Figura 7), pero no se observa que la operación del Quantum haya influenciado en estos parámetros.

 

8Figura 7 Concentraciones de PMS y SPE en el lodo activo durante la Fase 3 de operación del Quantum

Si se evalúan los resultados de la actividad microbiana des del punto de vista de degradación de materia orgánica (actividad heterótrofa) y de eliminación de amonio (actividad nitrificante) se observa también que todos los resultados obtenidos están dentro de la variabilidad propia de estos parámetros (Figura 8). Por tanto, puede afirmarse que la operación del Quantum no influenció a lo largo de esta Fase en la capacidad de depuración del sistema. En todo caso, una vez instalado el dispositivo modificado (Etapa 2), sí que se observa un incremento de la capacidad de tratamiento de la planta depuradora. Aunque este incremento podría estar dentro de la variabilidad normal del proceso, también podría ser resultado del retorno de las bacterias filamentosas en el reactor biológico demostrando que la tecnología Quantum tiene un efecto positivo sobre el proceso de depuración.

 

9Figura 8 Actividad heterótrofa y nitrificante del lodo activo durante la Fase 3 de operación del Quantum

Referente a las materias en suspensión, se determinaron valores entre 1650-8935 mg/L de MES y 1420 -7400 mg/L de MESv. El IVL presentó una variación entre 34 y 389 mL/g a lo largo de todos los muestreos de la Fase 3 (Figura 9). Mayoritariamente pues, los valores se encuentran dentro del rango encontrado en la evaluación preliminar.

 

10Figura 9 Concentraciones de MES, MESv y IVL en el lodo activo durante la Fase 3 de operación del Quantum

 

Por lo que respecta a la tendencia de espumación, parece ser que se produce una disminución de esta a partir de Abril, momento en el que el segundo diseño del Quantum se instaló en la EDAR. De todas formas estos resultados no son concluyentes pues coinciden con la época de primavera y verano que es justamente cuando la formación de espumas en EDARs es menor (Figura 10).

 

11Figura 10 Tendencia a la espumación durante la Fase 3 de operación del Quantum

Como se ha comentado en el apartado de metodologías, se puso especial énfasis en determinar las bacterias filamentosas mediante PCR cuantitativa. El objetivo era evaluar si la instalación del Quantum producía un aumento de bacterias filamentosas en el licor de mezcla. Así pues, no solo se determinó la abundancia de M. parvicella (Figura 11), sino que también se siguió la abundancia de G. amarae (Figura 12). Cabe destacar que no en todos los muestreos se analizó las espumas para M. parvicella, pues se observó que presentaban la misma tendencia que los lodos. En el caso de G. amarae, sólo se controló la abundancia en el lodo activo.

Por lo que respecta a M. parvicella, se observa que su abundancia es superior en los períodos de invierno y primavera de 2013, momento en el que en la depuradora había una mayor cantidad de espumas. En general, puede observarse que el funcionamiento del Quantum no incrementa la concentración de esta especie en el reactor biológico.

 

12Figura 11 Resultados de qPCR de M. parvicella en espumas y lodos activos a lo largo de los muestreos realizados en la Fase 3 del proyecto.

 

Referente a G. amarae cabe destacar que si bien su concentración es en general más elevada a la de M. parvicella, no se observa una variabilidad tan grande de dicha concentración a lo largo de los muestreos (Figura 12). Debe destacarse que del mismo modo que en M. parvicella, no se ha observado que la implementación del dispositivo Quantum haya provocado un aumento de la concentración de G. amarae en la depuradora.

 

13Figura 12 Resultados de qPCR de G. amarae en  lodos activos a lo largo de los muestreos realizados en la Fase 3 del proyecto.

En general, los resultados obtenidos demuestran que el funcionamiento del Quantum con el segundo diseño de rascador permite eliminar las espumas del reactor biológico, no altera la actividad depurativa del sistema ni propiedades físicas como la sedimentabilidad y, no incrementa la abundancia de bacterias filamentosas en el licor de mezcla.

En la propuesta del proyecto se realizó la hipótesis que la reintroducción de la fase líquida y sólida de las espumas en el licor de mezcla, podía ocasionar un incremento de la concentración de organismos filamentosos en el reactor y derivar en problemas de bulking que alterarían la posterior etapa de sedimentación.

Los resultados obtenidos mostraron que no se producía un aumento de la concentración de bacterias filamentosas en el reactor debido al funcionamiento del Quantum. Sin embargo, se consideró oportuno evaluar si la incorporación de un sistema que permitiese desinfección localizada de las espumas tamizadas comportaba alguna ventaja en el proceso desarrollado.

 

6.- Incorporación de un sistema de desinfección

En una tercera etapa experimental (Etapa 3) Con el objetivo de incrementar la capacidad de control de las espumas, se instaló un dispositivo dosificador de hipoclorito en el dispositivo Quantum. Aunque inicialmente se consideraron diversos sistemas de desinfección (UV, ultrasonidos, etc.) se escogió la desinfección mediante hipoclorito de sodio por ser la solución que hacía más competitiva el sistema desarrollado y por ser, el hipoclorito, un reactivo común en las plantas de tratamiento de agua. Las pruebas de desinfección se realizaron dosificando hipoclorito sódico al 15% de forma localizada después del tratamiento mecánico de las espumas mediante el Quantum.

Localizando la dosificación se asegura la no afectación del reactor biológico y se disminuye notablemente el consumo de reactivo con respecto a formas convencionales de control de las espumas mediante adición de reactivos ya que el reactivo únicamente se dosifica cuándo el sistema está en funcionamiento. El sistema se mantuvo en funcionamiento durante los meses de Octubre y Noviembre de 2013.

La dosificación de cloro no provocó cambios a nivel de actividad microbiana (Figura 13). Así pues, puede afirmarse que el hecho de incorporar la dosificación de cloro no afecta a la población microbiana degradadora de materia orgánica y nitrificante, de modo que la capacidad depurativa de la EDAR no se ve alterada.

 

14Figura 13 Actividad heterótrofa y nitrificante en lodos activos durante la dosificación de hipoclorito

Tampoco se produjeron cambios en la sedimentabilidad del fango ya que los valores de MES, MESv y IVL presentaron valores alrededor de la normalidad  (Figura 14).

 

15Figura 14 Concentraciones de MES, MESv y IVL en el lodo activo durante la dosificación de hipoclorito.

Referente a la tendencia a la espumación de los lodos, cabe destacar que se mantuvo a valores relativamente bajos (AV entre 55 y 105 mL y tiempos alrededor de 12 y 19 s) comparados con los obtenidos anteriormente hecho que demuestra como la instalación de Quantum con dosificación de hipoclorito limita la tendencia a la espumación de los lodos.

 

16Figura 15 Tendencia a la espumación de los lodos activos durante la dosificación de hipoclorito

Finalmente, los resultados de PCR cuantitativa indican que los niveles de bacterias filamentosas (M. parvicella y G. amarae) se mantuvieron constantes en el licor de mezcla. Cabe destacar que la dosificación de cloro después del tamizado de las espumas tampoco se ha observado que cause una disminución de estas bacterias en el lodo activo, hecho positivo ya que estas bacterias, en concentraciones normales, se encargan de la degradación de materia orgánica y contribuyen a la formación de flóculo.

 

17Figura 16 Resultados de PCR cuantitativa de M. parvicella y G. amarae

 

Durante esta etapa se realizó un seguimiento mucho más minucioso de la formación de espumas y de su eliminación por parte del Quantum. A continuación se describen los principales resultados visuales observados mediante la camera instalada en la EDAR:

  • Cuando el dispositivo Quantum funcionó durante todo un día, sin dosificación de hipoclorito, no se acumularon espumas en el reactor. Sin embargo, se observó que se depositaba una pequeña parte residual de espumas, muy líquidas, en el deflector del Quantum cuando los aireadores dejaron de funcionar (Figura 17).

 

18Figura 17 Imagen de las espumas residuales localizadas en el deflector del Quantum

  • Cuando se adicionó la dosificación de hipoclorito localizada en la zona de tratamiento mecánico no se observó generación de espumas (Figura 18).

 

19Figura 18 Imagen del reactor sin espumas cuando el Quantum estaba en funcionamiento y la dosificación de hipoclorito en operación.

 

  • Después de 24 h de parar la dosificación de hipoclorito, se formaron espumas cuando dejó de actuar la  aireación. Sin embargo el dispositivo Quantum es capaz de eliminarlas en pocos minutos de funcionamiento.

Los resultados de esta etapa demuestran que la incorporación del sistema de desinfección mediante hipoclorito, permite mejorar ligeramente el rendimiento del proceso desarrollado, sin embargo cabe destacar que los resultados analíticos reflejan que la aplicación de hipoclorito no altera la capacidad depurativa del sistema ni a las propiedades físicas del mismo (sedimentabilidad). Este hecho puede ser de importancia en aquellas EDARs con mayor problemática en la formación de espumas. La incorporación del sistema de desinfección puede evitar la reformación de las espumas una vez tamizadas y mantener el sistema libre de espumas durante más tiempo.

 

7.- Conclusiones

En este proyecto se ha desarrollado un sistema, Quantum, de eliminación de espumas generadas basado en el rascado, tamizado y reintroducción de la fase líquida y sólida de las espumas en el lodo activo. El Quantum se ha instalado en una planta de depuración de aguas residuales urbanas (Navàs, Catalunya) y se ha seguido su efectividad en la eliminación de espumas así como sus posibles efectos en la depuración de las aguas.

Los resultados de este proyecto demuestran que el sistema es efectivo para la eliminación de las espumas generadas a corto, medio y largo plazo y evita su reaparición. Asimismo, se ha comprobado que la operación del Quantum no afecta a los procesos de depuración de las estaciones de depuración convencionales. También se ha desarrollado un sistema de desinfección mediante hipoclorito que permite incrementar el rendimiento del sistema en caso necesario.

Concretamente, los resultados ponen de manifiesto que:

El sistema Quantum desarrollado es capaz de eliminar de forma eficaz y evitar la reaparición de las espumas formadas en un reactor biológico de una EDAR.

Los análisis químicos y biológicos de las espumas y lodos activos no muestran en ningún caso una afectación del sistema depurativo de la EDAR debido al Quantum:

Los parámetros de MES, MESv, IVL se han mantenido a lo largo de todo el proyecto alrededor de valores normales.

La actividad microbiana determinada como la capacidad de eliminación de materia orgánica (actividad heterótrofa) y de amonio (actividad nitrificante) no se ha visto alterada por la implementación del Quantum ni de un sistema de desinfección de los flotantes.

Los análisis de bacterias filamentosas (Microthrix parvicella y Gordonia amarae) indican que la operación del Quantum no aumenta la presencia de dichas bacterias en el reactor biológico. Así pues, la posibilidad que el Quantum pudiera estimular la aparición bulking se descarta.

  • Los resultados anteriores se han validado a corto, medio y largo plazo, teniendo en cuenta la variabilidad estacional de la temperatura y composición de los lodos de una EDAR.
  • La incorporación de un sistema de desinfección localizada basado en hipoclorito mejora sensiblemente el rendimiento del sistema desarrollado y permite mantener el reactor biológico libre de espumas por un período de tiempo más largo.

8.- Bibliografía

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