Integración de tecnologías en las estaciones de depuración de aguas residuales para el aprovechamiento de los lodos residuales

La producción de lodos de las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) es un aspecto de creciente preocupación medioambiental. Diversos métodos se han centrado en el tratamiento de los lodos residuales mediante valorización biológica (digestión anaeróbica). Procesos térmicos de hidrólisis, biológicos en fase termofílica, procesos mecánicos de desintegración basados en ultrasonidos, sistemas de presurización-descompresión o fuerte trituración, y procesos químicos de oxidación (por ejemplo, la ozonización), se han empleado como co-tratamiento de los lodos activados en la propia línea de depuración de la planta o como tratamiento previo a la digestión anaeróbica de los lodos. La integración de todos estos procesos en las EDAR se convierte en una exigencia incuestionable para una gestión integral de la depuración de las aguas residuales y la eliminación/aprovechamiento de los lodos generados. Cada uno de estos procesos y su forma de integración en las EDAR, han presentado un gran impacto en la mejora de la degradabilidad de los lodos y su transformación a biogás en los procesos de digestión anaerobia posteriores.

[Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]

La misión de las EDAR consiste en la depuración de las aguas residuales de las diferentes poblaciones hasta alcanzar las condiciones de vertido a cauce público obligadas por las diversas normativas en vigor. La fracción sólida y parte de la soluble contenidas en el agua quedan retenidas en los lodos (primarios o secundarios). Desde el punto de vista ambiental, estas EDAR proporcionan la depuración de las aguas residuales, pero al mismo tiempo generan un fango de fuerte impacto ambiental. Las vías tradicionales de eliminación de éstos en la agricultura, de manera directa o mediante la fabricación de compost, han quedado fuertemente restringidas (Directiva 86/728/CEE). La solución de secar los fangos hasta una sequedad del 90% (respecto la sequedad estándar a la salida de la EDAR del 23%) para reducir su volumen antes del transporte a depósitos controlados, resulta una operación cara y poco eficiente respecto al aprovechamiento de su contenido orgánico.

Dentro de las nuevas vías de gestión de estos fangos, destacan los tratamientos de digestión anaerobia. Estos tratamientos permiten la reducción y estabilización del residuo junto con la producción de biogás como energía renovable. En este contexto, se han desarrollado diferentes procesos de co-tratamiento integrados en las EDAR o tratamientos previos al proceso anaeróbico. Estos tratamientos se han centrado en aumentar el rendimiento del digestor anaeróbico mediante la modificación de las propiedades físicas y químicas de los lodos, proporcionándoles una mayor degradabilidad y velocidad de degradación así como un aumento de la producción de biogás. Entre los procesos estudiados destacan los sistemas térmicos de hidrólisis (160-180ºC), los procesos hipertermofílos aerobios (55-70ºC), los tratamientos con ultrasonidos o los procesos químicos de oxidación con ozono o con agentes alcalinos. La aplicación de estos tratamientos también permite la eliminación de elementos patógenos junto la reducción y estabilización del residuo. La ubicación de estos procesos se ha planteado en diferentes partes de las EDAR. La Figura 1 muestra las diferentes alternativas de integración como co-tratamientos o tratamientos previos a la digestión anaeróbica en una planta de depuración de aguas residuales clásica.

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Figura 1. Integración de procesos de co-tratamiento y pre-tratamiento en una EDAR para la digestión anaeróbica de lodos de depuradora.

Dentro de una planta de tratamiento de aguas residuales, el co-tratamiento puede efectuarse directamente en el tanque de aireación del tratamiento biológico (T1) o en el circuito de recirculación de fangos activados, después de su decantación (T2). Estos co-tratamientos suelen tener por objetivo la minimización del volumen total o la producción de más materia degradable. Otras opciones son los pre-tratamientos de los lodos primarios (T3), secundarios (T4) o de la mezcla (T5), previos a la digestión anaerobia. Sin embargo, como el lodo primario ya es fácilmente degradable, este pre-tratamiento suele ser menos habitual. Por el contrario, los lodos de purga del secundario presentan menor degradabilidad, especialmente los lodos de edades prolongadas, caracterizándose además por hidrolizarse muy lentamente. Por estas razones, el pre-tratamiento de lodos activados del secundario (T4) resulta más frecuente que el pre-tratamiento de los lodos primarios (T3). El pre-tratamiento de lodos mezclados (T5) puede ser útil cuando el tratamiento también persigue un saneamiento de lodos como es el caso por ejemplo, de cuando se aplican los tratamientos térmicos. Finalmente, en el circuito de recirculación del digestor anaeróbico se puede implementar un proceso de co-tratamiento (T6). En estos casos, se pretende mejorar la degradabilidad de la materia inerte o poco degradable, debido a que la digestión anaerobia ya ha eliminado la materia biodegradable. Esto es particularmente interesante cuando el coste del co-tratamiento es proporcional a la concentración de la materia orgánica, como es el caso de la ozonización, donde se determina la dosis de ozono en función de la concentración de sólidos del lodo. Sin embargo, la muerte de parte de la biomasa anaerobia activa debido al tratamiento es una desventaja, por lo que se emplean tasas de recirculación bajas para el co-tratamiento.

Aunque los resultados encontrados en bibliografía resultan difícil de comparar ya que la efectividad de los diferentes tipos de tratamiento y de la estrategia de su aplicación dependen mucho de la naturaleza de los lodos y de las condiciones de operación del proceso de digestión anaerobia, se debe destacar un gran avance en la integración de tecnologías a las estaciones de depuración para el tratamiento de los lodos resultantes. En este sentido, existe un gran esfuerzo no sólo en estudiar el aumento de la degradación y producción de biogás debido al incremento de materia biodegradable para la digestión anaerobia, sino también en el aspecto cinético del aumento de la velocidad de degradación, lo cual posibilita una intensificación del proceso con digestores más reducidos y menores tiempos de retención hidráulico (HTR). Sin duda el desarrollo de estas tecnologías de tratamiento resulta muy prometedor para la gestión integral de las aguas residuales de las depuradoras, pero además con una fuerte implicación energética debido a la búsqueda de sistemas de tratamiento más sostenibles que requieran menor consumo energía neto y produzcan menores emisiones de CO2. 

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Comentarios

Y de la valorización energética, para la producción de energía eléctrica y/o térmica, mediante procesos termoquímicos, conoce usted algo??

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