O tratamento biolóxico das augas residuais nas estacións depuradoras de augas residuais EDAR faise frecuentemente por medio da aplicación de sistemas baseados en lodos activos. Estes sistemas xeralmente requiren grandes superficies para a implantación das diversas unidades de tratamento e posterior separación da biomasa, debido á pobre sedimentabilidade dos lodos. Nos últimos anos desenroláronse novas tecnoloxías buscando melloras nestes sistemas. O emprego de lodos granulares aerobios é unha de elas.

Índice 1 Biomasa aerobia granular 2 Formación dos gránulos aerobios 3 Ventaxas 4 Tratamento de augas residuais industriales 5 Estudios en planta piloto 6 Referencias 7 Ver tamén 8 Links

Biomasa aerobia granular

Unha definición para distinguir entre un gránulo aerobio e un simple flóculo con boa sedimentabilidade foi proposta nos debates que tiveron lugar durante o “1^er IWA-Workshop Aerobic Granular Sludge” en Munich (2004) e di literalmente:

“Os gránulos que forman un lodo granular aerobio son agregados de orixe microbiano que non coagulan en condicións de baixo estrés hidrodinámico e que sedimentan significativamente máis rápido que os flóculos de lodo activo.” (de Kreuk et al. 2005^[1])"

Formación dos gránulos aerobios

A biomasa granular aerobia fórmase en reactores discontinuos secuenciales (Sequencing Batch Reactors, SBR) sen materiais de soporte. Estes sistemas cumpren os requerimentos necesarios para a formación dos gránulos, como son:

Periodos de saciedade-fame: Empréganse tempos cortos de alimentación para crear periodos de saciedade seguidos de periodos de fame (Beun et al. 1999^[2]), caracterizados pola presencia ou ausencia de materia orgánica no medio líquido, respectivamente. Con esta estratexia de alimentación obtense a selección dos microorganismos adecuados para a formación dos gránulos. Cando a concentración de sustrato no medio líquido é alta, os organismos que forman gránulos poden almacenar materia orgánica en forma de [[poly-β-hidroxibutirato]] que poden consumir no periodo de fame, por tanto estes organismos estarán en vantaxe nesas condicións sobre os organismos filamentosos.

Tempos cortos de sedimentación: Esta presión selectiva hidráulica sobre os microorganismos permite reter a biomasa granular dentro do reactor, mentres a biomasa floculenta é lavada. (Qin et al. 2004^[3])

Estrés hidrodinámico: As probas amosan que a aplicación de altas forzas de corte favorece a formación de gránulos aerobios e mellora as características físicas dos mesmos. Os gránulos soamente se forman con valores de esforzo cortante superiores a un valor umbral de 1,2 cm/s en términos de velocidade superficial ascensional do aire nun reactor SBR. Formanse gránulos máis regulares, más redondeados e máis compactos canto máis alta sexa a forza de corte hidrodinámica. (Tay et al., 2001^[4] ).

Vantaxes

O densevolvemento de biomasa en forma de gránulos aerobios ten sido obxeto de estudio debido as suas aplicacións na eliminación de materia orgánica e compostos de nitróxeno e fósforo das auguas residuais. Os gránulos aerobios en reactores SBR presentan varias ventaxas comparados cos tratamentos convencionais de lodos activos:

Estabilidade e flexibilidade: Os sistemas SBR poden adaptarse a condicións fluctuantes, permitiendo evitar sobrecargas e tóxicos.

Excelente sedimentabilidade: Precisase un sedimentador secundario máis pequeno en comparación cos lodos activos convencionais, isto traducese en menores requerimentos de superficie para a construcción da estación de tratamento.

Boa retención da biomasa: Pódense alcanzar concentracións de biomasa máis altas dentro do reactor polo que se poden tratar maiores cargas de sustrato.

Presencia de zonas aerobias e anóxicas dentro dos gránulos que permiten realizar diferentes procesos biolóxicos no mesmo sistema. (Beun et al. 1999^[5] )

O custe de operación dunha planta de tratamento de auguas residuais traballando con lodo aerobio en forma granular pode ser un 20% menor que traballando con lodos activos convencionais. O espacio requerido pode reducirse ata un 75%. (de Kreuk et al., 2004^[6]).

Tratamento de augas residuais industriales

Nos traballos realizados con gránulos aerobios empregouse principalmente augas sintéticas. Estes traballos estaban enfocados principalmente no estudio da formación dos gránulos, na sua estabilidade e na eficiencia da eliminación de nutrintes baixoo diferentes condicións de operación, ademáis da sua potencialidade na eliminación de compostos tóxicos. O potencial desta tecnoloxía para o tratamento de augas residuais industriais estase a estudar. Algúns resultados destes estudios son:

• Arrojo et al. (2004)^[7] operaron dous reactores alimentados con augas industriais procedentes dun laboratorio de análisis de productos lácteos: DQO total: 1500-3000 mg/L; DQO soluble: 300-1500 mg/L; Nitróxeno total: 50-200 mg/L). Aplicaronse cargas orgánicas e de nitróxeno de 7 g DQO/(L·d) e 0,7 g N/(L·d) respectivamente, conseguíndose eficacias de eliminación do 80%.

• Cassidy e Belia (2005)^[8] obtiveron eficacias na eliminación da DQO e do fósforo de ata o 98%. Para o nitróxeno e os sólidos solubles volátiles (SSV) de ata o 97%. Empregouse un reactor granular alimentado con augas residuais dun matadeiro. (DQO total: 7685 mg/L; DQO soluble: 5163 mg/L; TKN: 1057 mg/L y SSV: 1520 mg/L). Para obter estas altas eficacias de eliminación operouse o reactor cun nivel de saturación de oxíxeno disolto (OD) do 40%, este é o valor óptimo determinado por Beun et al.(2001) para a eliminación de nitróxeno. Empregouse un periodo de alimentación anaerobio, oo que axuda a manter a estabilidade dos gránulos cando a concentración de OD está limitada.

• Schwarzenbeck et al. (2004)^[9] trataron augas residuais procedentes da industria cerveceira, cunha alta concentración de materia orgánica particulada (0,9 g SST/L). Atopouse que as partículas cun diámetro medio menor que 25-50 µm eliminabanse cunha eficacia do 80%, mentres que partículas con diámetros maiores que 50 µm soamente alcanzabanse eficacias do 40%. A capacidade dos gránulos aerobios de eliminar materia orgánica particulada débese á incorporación de estas partículas na matriz da biopelícula e á actividade metabólica da población de protozoos que cubren a superficie dos gránulos.

• Inizan et al. (2005)^[10] trataron augas industriais procedentes de industrias farmacéuticas e observaron que os sólidos suspendidos na auga de entrada do sistema non eran eliminados no reactor.

• Tsuneda et al. (2006)^[11] , trataron augas residuais procedentes dunha refinería de metais (1.0-1.5 g NH₄⁺-N/L e ata 22 g/L de sulfato de sodio), obtendo unha eliminación de nitróxeno de 1,0 kg-N/m³·d cunha eficacia do 95% nun sistema contendo gránulos autotróficos.

Estudos en planta piloto

A tecnoloxía de granulación aerobia para a aplicación no tratamento de augas residuais está amplamente desenrolada a escala de laboratorio. A experiencia en sistemas a gran escala é máis limitada, pero varias institucións realizan esforzos para desenvolver esta tecnoloxía.

• Dende 1999, DHV Water, a Delft University of technology (TUD), a STW (Dutch Foundation for Applied Technology) e a STOWA (Dutch Foundation for Applied Water Research) traballan conxuntamente no desenrolo da tecnoloxía de lodos granulares aerobios (Nereda™). Basrándose nos resultados obtidos, púxose en funcionamiento unha planta piloto en setembro de 2003 en Ede (Holanda). O corazón da instalación consiste en dous reactores biolóxicos paralelos de 6 m de alto e 0,6 m de diámetro, operando cun volume de 1,5 m³.

• A apartires de lodo granular aerobio, pero empregando un sistema de retención para os gránulos, o IRSA (Istituto di Ricerca Sulle Acque, Italia) desenrolou un reactor granular con biofiltros operando por cargas secuenciales (SBBGR) cun volume de 3,1m³. Leváronse a cabo diferentes estudos nunha planta de tratamento de augas residuais ubicada en Italia.

• A tecnoloxía ARGUS Aerobic Granules Upgrade System basease no emprego de gránulos aerobios preparados en laboratorio, que se engaden posteriormente no sistema principal. Os gránulos fórmanse en pequenos biorreactores chamados propagadores e enchen o 2 ou 3% do reactor principal. Este sistema emprégase nunha planta piloto con un volume de 2,7 m³localizada nunha industria farmacéutica en Hungría.

• O Grupo de Enxeñería Ambiental e Bioprocesos da Universidade de Santiago de Compostela ten en marcha dende inicios do 2008 unha planta piloto de 100 L para a investigación da granulación aerobia.

Os estudios de viabilidade mostran que a tecnoloxía de lodos granulares aerobios pode ser moi prometedora (de Bruin et al., 2004^[12] ). Baseándose no custe anual dun reactor granular (GSBR) con pre-tratamento e un GSBR con post-tratamento, estes sistemas son máis viabiles nun 6-16% Unha análise de sensibilidade amosa que a tecnoloxía de lodos granulares é menos sensible ó precio do chan, e máis sensible ós fluxos de augas pluviales. Debido á alta carga volumétrica que se pode tratar nun GSBR, a superficie necesaria é de sólo un 25% comparada cos sistemas tradicionais de referencia. Nembargantes, os sistemas GSBR soamente con tratamento primario non poden alcanzar os actuais estándares de depuración de augas residuais urbás, principalmente debido ó exceso de sólidos en suspensión no efluente que superas os valores límite de emisión. Estes sólidos proveñen do lavado da biomasa non fácilmente sedimentable.

Ver tamén

• Tratamento de augas residuais
• Tratamento aguas residuales industriais
• Purificación de aguas
• Augas negras
• Tratamentos biolóxicos

Links

• USC Universidad de Santiago de Compostela. (Biogrup)
• DHV Water -
• TUDELF - Universidad de Delf
• STW Dutch Foundation for Applied Technology
• STOWA Dutch Foundation for Applied Water Research
• NEREDA
• IRSA Istituto di Ricerca Sulle Acque
• ARGUS

granulación aerobia na wikipedia