Tratamiento biológico de lodos

El tratamiento de aguas tiene como subproducto la generación de sólidos, comúnmente llamados “lodos”. Estos deben ser procesados de maneras especiales, ya que contienen la mayoría de los contaminantes que originalmente estaban presentes en las aguas residuales. Algunos de los contaminantes que pueden estar presentes son: sólidos orgánicos, bacterias, nitrógeno, fósforo, metales pesados, hidróxidos, y azufre; dependiendo de la procedencia del agua residual.

Lodos semisecos

Para comenzar, se ha determinado que los lodos no pueden ser desechados al medio ambiente sin un tratamiento previo, debido a que su alto contenido de agua podría desencadenar la liberación al suelo de contaminantes disueltos; los cuales podrían lixiviarse hasta alcanzar mantos acuíferos y contaminar agua destinada al consumo humano o agrícola. Por lo tanto, los lodos deben pasar por procesos de tratamiento que eliminen ciertos contaminantes contenidos en ellos.

Entonces, el primer paso en el tratamiento de lodos es la remoción de agua mediante procesos de flotación o espesamiento. En los procesos de primer tipo, se sopla aire a través del lodo, para que las burbujas de aire arrastren a la superficie la mayor parte de los sólidos, mientras que el agua en exceso se mantiene en el fondo. Luego, los sólidos de la parte superior son removidos para continuar con el proceso.

Lodos a la salida del proceso de espesamiento

De manera similar, en el proceso de espesamiento, los lodos se desplazan a través de una banda porosa, que permite que el agua se separe de los lodos por acción de la gravedad. No obstante, no es posible la remoción de la mayoría de agua con ninguno de los métodos antes mencionados: la concentración de sólidos máxima que se alcanza en la mayoría de los casos es de 8%.

Luego, el lodo concentrado puede procesado por la acción de bacterias para remover ciertas sustancias. Es posible efectuar tratamientos biológicos de digestión aeróbica o anaeróbica. En los tratamientos aeróbicos, se inyecta aire en el lodo y se usa una colonia de bacterias que es capaz de degradar la materia orgánica (expresada como Demanda Bioquímica de Oxígeno a 5 días, DBO5). Mediante la implementación de este método, es posible eliminar hasta 35% del lodo en tiempos relativamente cortos, de 15 a 20 días. No obstante, si el lodo proviene de aguas residuales ricas en proteínas, es posible que se libere amoniaco como subproducto de la digestión de estas moléculas; por lo tanto, se han propuesto métodos para controlar la producción de esta sustancia, los cuales consisten en limitar el suministro de oxígeno en los lodos.

Tanques de digestión de lodos

Por otra parte, los procesos de tratamiento anaeróbicos no requieren la inyección de aire, pero son más lentos: los tiempos de residencia de los lodos son de aproximadamente 30 días. En estos procesos se emplean 3 tipos de bacterias diferentes, las cuales estabilizan los contenidos de los lodos de manera secuencial: el primer grupo consume los compuestos orgánicos de cadenas más largas; tales como las proteínas y los aceites, para producir compuestos solubles en agua y con estructuras más simples. Luego, el segundo grupo de bacteria consume esas sustancias para producir ácido acético. Al final del proceso, el tercer conjunto procesa el ácido para degradarlo en dióxido de carbono y metano. Es importante controlar el pH durante este proceso para asegurar la salud de las colonias de bacterias. Los niveles óptimos de alcalinidad son de 6.5 a 7.5 en la escala de pH.

Una vez que los lodos han sido procesados, estos deben de ser desechados de diversas formas dependiendo de la clase y cantidad de contaminantes presentes. La disposición segura de los lodos es regulada por las autoridades ambientales, y será cubierta en otro artículo.

En conclusión, es importante el correcto procesamiento de los lodos generados para reducir su contenido de contaminantes. Existen dos métodos que involucran el uso de colonias de bacterias que degradan los compuestos orgánicos presentes en los lodos. Los lodos procesados luego deben ser desechados conforme a las regulaciones pertinentes. El tratamiento de lodos de aguas residuales es esencial para prevenir la contaminación ambiental que pudiera ser generada por el mal manejo de estos.

Referencias:

Pennsilvania State University. (2023). What is sewage sludge and what can be done with it? Retrieved from PennState Extension: https://extension.psu.edu/what-is-sewage-sludge-and-what-can-be-done-with-it

Theodore, L., Farber, P., Weiss, K., Heermann, M., D'Aquino, R., McKenna, J., . . . Thorneloe, S. (2019). Waste Management. In D. Green, & M. Southard, Perry's Chemical Engineers' Handbook. United States: McGraw-Hill.