Aireación de Aguas Residuales
Tecnología de Aireación
La aireación proporciona oxígeno a las bacterias para tratar y estabilizar las aguas residuales. Las bacterias necesitan oxígeno para permitir que ocurra la biodegradación. El oxígeno suministrado es utilizado por las bacterias en las aguas residuales para descomponer la materia orgánica que contiene carbono para formar dióxido de carbono y agua. Sin la presencia de suficiente oxígeno, las bacterias no pueden biodegradar la materia orgánica entrante en un tiempo razonable. En ausencia de oxígeno disuelto, la degradación debe ocurrir bajo condiciones sépticas que son lentas, olorosas y producen conversiones incompletas de contaminantes. En condiciones sépticas, algunos de los procesos biológicos convierten el hidrógeno y el azufre para formar sulfuro de hidrógeno y transformar el carbono en metano. Otro carbono se convertirá en ácidos orgánicos que crean condiciones de pH bajo en la cuenca y hacen que el agua sea más difícil de tratar y promueven la formación de olores. La biodegradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno es un proceso biológico muy lento.
Los procesos de tratamientos biológicos aerobios, como el de lodos activados, requieren de concentraciones de determinadas cantidades de oxígeno disuelto, (generalmente de 0,2 a 2,0 mg/L) con el fin de asegurar un suministro adecuado de oxígeno para el consumo de los microorganismos responsables del tratamiento.
Los requerimientos de mezcla generalmente determinan la potencia requerida de los equipos de aireación. Los equipos de aireación empleados pueden ser de tres tipos: (i) agitación de la superficie del líquido con un mezclador o una turbina, (ii) la liberación de aire a través de orificios macroscópicos o materiales porosos o (iii) través del contacto directo del agua con el agua residual.
El uso de los difusores de aire permite la homogenización del oxígeno, lo cual a su vez permite que se disuelva el oxígeno de una manera más eficiente y que además se reduzca la cantidad de microorganismos presentes en las corrientes de aire tomadas del ambiente circundante. Estos dos aspectos particulares diferencian a los difusores de los aireadores mecánicos y las turbinas, transformándolo en la mejor opción a la hora de optimizar un proceso de aireación.
Equipos de Aireación Difusa
Se define como la inyección de gas, aire u oxígeno, bajo presión, por la parte inferior libre del fluido. Estas inyecciones de gas lanzan a través del agua burbujas de aire provenientes de toberas o distribuidores, colocados en el fondo del tanque de aireación. El aire proveniente del fondo del tanque, es impulsado por un compresor con una presión que dependerá de la profundidad del agua en el mismo, de las pérdidas de presión en las tuberías, de la distribución y de la tasa de aplicación. En los casos de que se manejen presiones bajas (del orden de 10 psi) se usan sopladores directos o de presión positiva; que generalmente rotan a velocidad alta, para presiones altas es preferible utilizar compresores turbo.
Sistemas de Turbina
La aireación con turbina proporciona oxígeno disuelto a las aguas residuales.La ventaja de los aireadores de turbina es que además de airear el agua también la mezclan, manteniendo los medios homogéneos.
En general, la cantidad de oxígeno que lleva la laguna debe ser dos veces la energía de la turbina. Por ejemplo, una turbina de alta velocidad de 11 kW proporciona 22 kg de O2/h en el agua
Las turbinas se pueden colocar en el fondo o en la superficie del depósito de aireación de sección horizontal, cuadrada o circular.
Una de sus principales desventajas es quellevan demasiado equipamento, se necesita a la vez un sistema de inyección de aire y una aereación mecánica. Por lo tanto, costos de instalación y mantenimiento relativamente altos. Además llevan un aporte específico bruto de oxigenación bastante bajo, del orden de 1 kg O2/kW*h.
Sistemas de Aireación Superficial
Los aireadores superficiales empujan desde debajo de la superficie el agua hacia arriba, lo que produce su contacto con el aire,y luego las gotas caen por gravedad y regresan al agua, mezclándose por oxígeno. Cuando tienen una alta tasa de bombeo, pueden mezclar en forma efectiva líquidos en las lagunas y en los tanques que se utilizan en el tratamiento de agua.
Otros dispositivos de aireación superficial son los burbujeadores, las fuentes y los agitadores.
El buen funcionamiento de la aireación superficial de la cantidad de contacto superficial que se produzca entre el aire y el agua.
Factores tales como el calor pueden ser problemáticos para la aireación superficial debido a las altas tasas de evaporación que se producen a consecuencia de ello, lo que puede llegar a producir un efecto adverso en ciertas aplicaciones.
Referencias:
- Ramalho, R.S.,”Tratamiento de aguas residuales”, Reverté, Tercera edición, España (2003).
- Henry J. G., Heinke G. W., ”Ingeniería Ambiental”, Pearson Educación, Segunda edición, España (1999).
- Edzwald J. K., ”Water Quality & Treatment”, American Water Works Association, Colorado.
- López Carlo M., y otros, “Tratamiento Biológico de Aguas Residuales: Principio, modelación y diseño”, IWA Publishing.
