Eficiencia de Operación de Sistemas de Aireación

PARÁMETROS PARA MEDICIÓN DE DESEMPEÑO DE SISTEMAS DE AIREACIÓN

Cuando se analizan las características de los sistemas de aireación, es importante definir parámetros de eficiencia. Esto es necesario para comparar las diferentes tecnologías, así como también monitorear su operación. Es por ello que se usa el parámetro ORT, o tasa de oxígeno transferida en agua limpia, definida como la tasa de transferencia de oxígeno (kgO₂/h).

El parámetro ORT cuantifica la capacidad del sistema de aireación a través de la cantidad de oxígeno que puede suministrar el agua por unidad de tiempo. Así mismo, define la capacidad del sistema de aireación independientemente de su eficiencia concierne a la transferencia de oxígeno, es necesario definir parámetros adicionales. El parámetro mas común para definir la eficiencia energética es la eficiencia de aireación o AE (kgO₂/kWh)., la misma se calcula a partir de la tasa de transferencia de oxígeno y energía consumida por el sistema de aireación.

Con la finalidad de evitar sesgos por condiciones ambientales, las pruebas base de aireación se deben llevar a cabo bajo condiciones estándares a 20°C y 1 atm bajo concentraciones nulas iniciales de oxígeno disuelto y salinidad. De esta forma de habla de SORT o tasa de transferencia de oxígeno estándar y SAE o eficiencia estándar de aireación.

Costo Energético

La aereación es un proceso esencial en el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, involucra los costos más altos de energía, ya que suelen operar las 24 horas los 365 días del año, alcanzando hasta 75% del consume total de energía en las plantas. Por esta razón, al aplicar practicas de uso eficiente de energía, la operación de los sistemas de aireación es de crucial importancia.

Para optimizar el consumo de energía de los sistemas de aireación, la mayor estrategia es suministrar la menor cantidad de aire que requiera el sistema, siempre y cuando se asegure el cumplimiento de las eficiencias de remoción necesaria.

Bajas Concentraciones de Oxígeno Disuelto

Cuando la concentración de oxígeno es baja, el metabolismo bacteriano puede inhibirse. Cuando esto ocurre, la composición del lodo puede cambiar, reduciendo la eficiencia del tratamiento, y en casos extremos, generando fallas graves en el proceso.

Demasiado no es Bueno

A pesar de ser grave la deficiencia de OD, la aireación excesiva también desperdicia energía y puede afectar negativamente el rendimiento del proceso. Incluso airear a 1 o 2 mg / L sobre el punto de ajuste de OD puede ser extremadamente derrochador. El exceso de aireación también puede causar problemas operativos.

Los operadores aman un licor mezclado que se asienta bien. Esto sucede cuando los microorganismos en el tanque de aireación excretan una película pegajosa alrededor de sus células a medida que su comida se agota. Además, la aireación mantiene a los insectos en suspensión, lo que les permite colisionar y finalmente mantenerse unidos, formando un flóculo. El flóculo exhibe un efecto de bola de nieve: cuando llega al clarificador secundario, es más denso que el agua y se asienta. El exceso de aireación puede, en consecuencia, romper este flóculo causando flóculos pequeños y dispersos que no se asientan bien.

Monitoreo y Sistemas de Control

Es necesario un cuidadoso monitoreo para asegurar que la eliminación de nutrientes se logre de manera segura y eficiente. La técnica de control de los sistemas de aireación se basan en señales de realimentación proporcionada principalmente por sensores de concentración  oxígeno disuelto sumergidos en los tanques de aireación.

El oxígeno disuelto es el parámetro crítico en el procesos de aireación ya que sus niveles en el tanque afectan la salud de la biomasa o microorganismos que descomponen los nutrientes, siendo un indicador importante relacionado con las condiciones del proceso.

Además de velar por el suministro de oxígeno para la supervivencia de la biomasa, ayuda a promover la eficiencia: dado al alto consumo energético de los aireadores se busca evitar un desperdicio de recursos al evitar suministro excesivo de oxígeno. De esta manera los sensores de oxígeno disuelto indican si es necesario realizar ajustes en el sistema.

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.