Reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR) frente a reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR). Sistema convencional de lodos activados (CAS)

Comunidades y ecosistemas de todo el mundo dependen del tratamiento de las aguas residuales para obtener agua limpia y saludable. El agua limpia es esencial tanto para uso municipal como industrial. También ayuda a reducir la transmisión de enfermedades y garantiza un medio ambiente sostenible y próspero para las generaciones venideras.

Una de las mejores formas de limpiar las aguas residuales es mediante diversos procesos de aireación que eliminan las sustancias peligrosas del agua. Lo que dejan estos procesos es agua limpia y sana que los municipios y las empresas pueden devolver al medio ambiente sin peligro. Dos sistemas habituales de depuración de aguas entre los que deben elegir las organizaciones son el sistema convencional de lodos activados (CAS) y el sistema de reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR) .

Partes de un sistema CAS

El sistema convencional de fangos activados es uno de los procesos más comunes de aireación para el tratamiento de aguas residuales. También llamado sistema tradicional de fangos activados, este proceso existe desde hace más de cien años en , lo que lo convierte en un método probado y auténtico de depuración del agua. El proceso CAS se basa en microorganismos y aireación para separar los lodos del agua. Para que el sistema CAS funcione son necesarios varios componentes y piezas.

Existen varios modelos del proceso CAS, cada uno con sus pasos específicos. A pesar de estas diferencias entre los distintos tipos de procesos de lodos activados, la mayoría de los modelos CAS -y muchos otros sistemas de gestión de aguas residuales- utilizan muchas de las mismas piezas y procesos estándar.

Un sistema de lodos activados funciona incorporando las siguientes partes y procesos:

Tamizado primario: Este paso obliga a las aguas residuales a pasar por un tamiz de distintos tamaños para eliminar los elementos de mayor tamaño, como hojas, ramas y residuos sólidos. Algunas personas también se refieren a este paso como la fase de desarenado. Las impurezas más grandes de las aguas residuales se depositarán en el fondo para permitir una mayor clarificación. Las aguas residuales pueden adoptar un nuevo término denominado "aguas residuales sedimentadas", ya que los residuos de mayor tamaño se han sedimentado antes de que las aguas residuales pasen a la siguiente fase.
Tanque de ecualización (EQ) con aireación SSI: En esta fase, las aguas residuales pasan al tanque de sedimentación primaria, o tanque EQ, donde los microorganismos conocidos como flóculos descompondrán de forma natural los residuos orgánicos del agua. El proceso de aireación inyecta oxígeno a esta agua, lo que alimenta a estos microorganismos y hace que se multipliquen.
Tanque de clarificación: Las aguas residuales afluentes salen del tanque EQ y se dirigen al tanque de clarificación. Este tanque también recibe el nombre de "tanque de decantación" Es en este tanque donde los microorganismos, o manta de lodo, comienzan a sedimentarse y a hundirse en el fondo del tanque. A medida que estos lodos se sedimentan, el agua se vuelve más limpia y alcanza un estado de mayor clarificación. A continuación, los microorganismos se reciclan en el tanque EQ, donde pueden descomponer más sólidos residuales. También se multiplicarán con el tiempo, aumentando sus cualidades de descomposición de residuos.
Filtro terciario: Los filtros terciarios proporcionan una capa adicional de tratamiento a muchos sistemas de aguas residuales. Estos filtros aparecen al final de los sistemas de tratamiento de aguas residuales para eliminar más sólidos suspendidos totales (SST) y producir un efluente más limpio. Este efluente puede utilizarse para fines que requieran agua más limpia. Las organizaciones también pueden reintroducir el efluente en el tanque de clarificación para reutilizar los microorganismos para una mayor descomposición de los residuos. La mayoría de los usuarios de sistemas de lodos activados pueden renunciar a este paso, ya que suele ser innecesario para llevar las aguas residuales a niveles seguros para su reintroducción en el medio ambiente.

Ventajas del sistema CAS

Todas las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden disfrutar de las ventajas de un sistema de lodos activados. Estas son algunas de las ventajas de los sistemas CAS:

Fiabilidad: El sistema CAS de tratamiento de aguas residuales es uno de los sistemas de tratamiento más comunes y populares debido a su alto nivel de fiabilidad. Esto significa que un municipio o una planta industrial pueden confiar en ella una y otra vez para limpiar el afluente y devolverlo al medio ambiente de forma segura.
Familiaridad: Hay más profesionales del tratamiento de aguas residuales familiarizados con el CAS que con otros sistemas más modernos e innovadores. Los CAS existen desde hace mucho tiempo, por lo que hay mucha literatura y experiencia sobre su funcionamiento. Si se produce una avería, el hecho de que un técnico pueda solucionar el problema fácilmente proporciona una gran tranquilidad.
Flexibilidad: Un sistema de lodos activados también puede ofrecer la flexibilidad que varias industrias necesitan para manejar diferentes tipos de cargas. Este hecho ha contribuido a su popularidad desde su introducción a principios del siglo XX y es una de las ventajas más atractivas de los lodos activados. Cuando una planta de tratamiento de aguas residuales tradicional debe procesar sus aguas sucias, la flexibilidad del tratamiento de aguas residuales CAS lo convierte en una elección acertada.

Contras del sistema CAS

A pesar de las aparentes ventajas de los sistemas CAS, el proceso de lodos activados presenta algunos inconvenientes. A continuación se enumeran los contras de este método clásico de tratamiento de aguas residuales:

Incoherencia: La calidad de los efluentes que producen los sistemas CAS puede variar. Aunque el efluente producido es siempre apto para ser devuelto al medio ambiente -salvo mal funcionamiento del sistema-, puede no alcanzar el nivel de claridad que busca una organización para lograr sus propósitos.
Voluminosos: Una de las desventajas más notables de los sistemas CAS de tratamiento de aguas residuales es su voluminosidad. Un simple diagrama de flujo del proceso revelará que los pasos y las partes de CAS ocupan mucho espacio. Las entidades que deseen ahorrar espacio en el tratamiento de sus aguas residuales pueden considerar un método diferente.
Ineficaces: Los sistemas CAS exigen mucho trabajo para funcionar correctamente. El proceso de limpieza de las aguas residuales puede llevar mucho tiempo. Las empresas y los municipios que busquen una depuración más rápida de sus aguas residuales quizá deban buscar en otra parte su solución de tratamiento.

Partes de un sistema MBBR

Aunque MBBR tratamiento de aguas residuales es uno de los sistemas más recientes en llegar a la escena, ha consolidado rápidamente su lugar en la industria.

Desarrollado y perfeccionado a finales del siglo XX, el MBBR es una forma de tratamiento de aguas residuales que utiliza un reactor de biopelícula de lecho móvil. Este sistema tiene sus propias partes y procesos únicos en comparación con otros métodos de tratamiento.

A continuación se explica cómo funciona el MBBR para limpiar el agua de entrada sucia y producir un efluente seguro para su reutilización o vertido al medio ambiente.

Cuenca

Al inicio del proceso MBBR, el afluente entra en la balsa, también llamada tanque de aireación o reactor. Es en este tanque abierto donde pequeños microorganismos descomponen los sólidos del agua. Los microorganismos pueden cumplir mejor esta tarea gracias a otros dos componentes críticos del sistema: el medio y la rejilla de aireación. El conjunto de estos componentes permite que la balsa sea la única parte del sistema donde se produce la mayor parte del tratamiento de las aguas residuales.

Medio

Una de las partes más singulares del diseño de los MBBR es la presencia de medios. Muchas personas también se refieren a los medios como portadores porque "transportan" los microorganismos por toda la cuenca. Los medios son pequeñas piezas de plástico que aumentan la superficie dentro del agua en la que pueden crecer los microorganismos. Y como los trozos de material tienen una densidad similar a la del agua que los rodea, flotan fácilmente en el agua y se dispersan por la cuenca.

A medida que el medio se desplaza por las aguas residuales, los microorganismos tienen la oportunidad de entrar en contacto con más residuos orgánicos y descomponerlos, además de limpiar el agua para su reintroducción en el medio ambiente.

Las organizaciones en proceso de cálculo de medios MBBR deben elegir entre la siguiente lista de tipos estándar:

Soportes de tipo esponja: Esta forma de soporte cuenta con una gran resistencia mecánica, lo que los convierte en una gran opción para un movimiento adecuado en toda la cuenca. También poseen una superficie elevada con una textura rugosa, lo que favorece la capacidad de los microorganismos para agarrarse firmemente al medio. Los soportes tipo esponja son flexibles, pero esto también hace que se desgasten más rápido que otras formas de soporte.
Soportes tipo chip: Los soportes tipo chip contienen una alta concentración de poros finos en un cuerpo delgado. Su alto nivel de flexibilidad les confiere una resistencia excepcional al desgaste en su recorrido por la cuenca de aguas residuales.
Soportes en forma de moneda: Este tipo de soporte MBBR es fino y tiene forma de moneda, como su nombre indica. Los portadores en forma de moneda permiten la filtración de aguas residuales en ellos desde ambos lados, lo que reduce las posibilidades de ensuciamiento. Algunos soportes tipo chip también pueden tener forma de moneda.
Soportes en forma de tubo: Esta forma de soporte MBBR es delgada y tiene forma de tubo, lo que le proporciona una gran cantidad de superficie para que los microorganismos se adhieran a ella y crezcan. La forma de tubo también favorece una suspensión uniforme en el agua, limitando que los trozos de medio se apilen unos sobre otros. Su naturaleza hueca hace que tengan un mayor riesgo de ensuciarse.

Rejilla de aireación

La rejilla de aireación es una parte fundamental de todo sistema MBBR de tratamiento de aguas residuales. Este componente tiene una doble función. En primer lugar, inyecta oxígeno en la cuenca. Los microorganismos se alimentan de este oxígeno y comienzan a multiplicarse. El florecimiento de los microorganismos gracias a esta inyección de oxígeno procedente de la rejilla de aireación es lo que permite al sistema MBBR descomponer adecuadamente los residuos orgánicos del agua.

El segundo propósito de la rejilla de aireación es mover el medio por el tanque. A medida que el oxígeno se inyecta en la cuenca, crea movimiento dentro de las aguas residuales. Este movimiento envía el medio por todo el tanque, permitiendo que los microorganismos se extiendan y descompongan más sólidos orgánicos.

Tamiz

El tamiz es otro aspecto del tratamiento de aguas residuales MBBR. Este componente crucial es lo suficientemente grande como para permitir que el agua pase a través de él, pero lo suficientemente pequeño como para impedir que los microorganismos escapen. Esto permite a los microorganismos continuar su proceso de descomposición de residuos para cada carga posterior de afluente.

Ventajas del sistema MBBR

Gracias a su moderno diseño y a sus funciones intuitivas, los sistemas MBBR para aguas residuales aportan numerosas ventajas a organizaciones, plantas industriales y municipios por igual. La siguiente lista contiene algunas de las ventajas del tratamiento MBBR de aguas residuales:

Ahorro de espacio: Los sistemas MBBR pueden ahorrar espacio, lo que resulta crucial cuando es esencial ocupar poco espacio. Los sistemas MBBR son capaces de lograr este pequeño factor de forma mediante el uso de un único tanque para todo el proceso. La mayor superficie para los microorganismos proporcionada por los medios flotantes también ayuda a reducir la huella del sistema MBBR.
Bajo mantenimiento: Los procesos habituales en otros sistemas de aguas residuales, como el retrolavado o la limpieza de membranas, son inexistentes en los sistemas MBBR. Este hecho hace que requieran poco mantenimiento y sean fáciles de usar.
Eficaces: Cuando la eficiencia es importante para una organización, el tratamiento MBBR de aguas residuales puede ser la solución. El proceso completo de limpieza de una carga de aguas residuales es mucho más corto en los sistemas MBBR, durando sólo unas horas.

Contras de MBBR

Los sistemas MBBR tienen muchas ventajas que los hacen atractivos para cualquier entidad que necesite tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, todos los sistemas vienen acompañados de su propia lista de factores potencialmente negativos, en función de las necesidades del usuario. Cualquier empresa o grupo que esté considerando un sistema MBBR para el tratamiento de sus aguas residuales debe tener en cuenta los siguientes aspectos:

La necesidad de una supervisión continua: Aunque los sistemas MBBR necesitan poco mantenimiento o intervención, sí requieren una buena cantidad de monitorización para garantizar el correcto funcionamiento y la calidad del efluente.
La atracción de los insectos: Los insectos son capaces de encontrar y entrar en masas de agua donde no son bienvenidos. Lo mismo ocurre con los sistemas MBBR de aguas residuales. La presencia de estos insectos puede causar problemas, ya que las membranas MBBR pueden ser incapaces de tratarlos adecuadamente.
Menos expertos cualificados: La moderna introducción de los sistemas MBBR para aguas residuales tiene sus aspectos positivos y negativos. A pesar de sus ventajas, la novedad de los MBBR puede dificultar que las organizaciones encuentren expertos cualificados para inspeccionar, reparar y mantener sus sistemas.

MBBR comparado con el tratamiento tradicional de aguas residuales

Como método más novedoso para el tratamiento de aguas residuales, los MBBR presentan varias características únicas que pueden no estar presentes en los sistemas de tratamiento de aguas residuales más clásicos. Sin embargo, es importante recordar que los CAS y los MBBR son sistemas distintos. Aunque uno no es técnicamente mejor que el otro, un tipo puede ser mejor para una organización en función de sus necesidades, restricciones y deseos.

En los puntos siguientes se exponen las diferencias entre los lodos activados convencionales y los MBBR:

Tamizado primario: Los sistemas CAS requieren un cribado primario compacto para eliminar los sólidos del afluente, de modo que las aguas residuales sean más fáciles de limpiar en las etapas siguientes. El MBBR funciona sin necesidad de cribado primario, ya que todo el proceso tiene lugar en una única balsa.
Tanque EQ con aireación SSI: Tanto el CAS como el MBBR requieren un tanque para contener y limpiar las aguas residuales con la ayuda de microorganismos. A pesar de esta similitud, ambos sistemas tienen tanques de distinto tamaño -el tanque MBBR tiene aproximadamente un tercio del tamaño del tanque CAS- y retienen el agua afluente durante periodos de tiempo diferentes, siendo más corto el tiempo de retención del sistema MBBR.
Difusores de burbujas: Durante el proceso de aireación, la mayoría de los sistemas CAS utilizan difusores de burbujas gruesas, mientras que los sistemas MBBR utilizan difusores de burbujas finas. Los difusores de burbujas finas oxigenan el agua con mayor eficacia, mientras que los difusores de burbujas gruesas mueven el agua durante la aireación.
Clarificación rápida: La etapa de clarificación también es diferente entre CAS y MBBR. El MBBR tiene un clarificador más pequeño debido a una menor concentración de sólidos. Los sistemas CAS tienen un tanque de clarificación más grande para ayudar a descomponer cantidades cada vez mayores de sólidos.
Filtro terciario: Tanto los sistemas CAS como los MBBR tienen un filtro al final del proceso que mantiene los microorganismos dentro mientras permite que el efluente salga, ya sea para ser liberado en la naturaleza o reutilizado para otros usos. La cantidad de sólidos en el efluente difiere según los sistemas. La mayoría de los sistemas MBBR tienen una producción de SST inferior a la de los sistemas CAS.
Desinfección UV: La instalación de un sistema MBBR ofrece a las organizaciones la posibilidad de instalar un sistema de desinfección UV en el filtro terciario. Esto añade una capa adicional de limpieza al sistema para producir un efluente aún más limpio a medida que pasa por el filtro terciario. La mayoría de los tratamientos CAS tendrán que prescindir del sistema de desinfección UV añadido.
Reaireación: El proceso de reparación en un sistema CAS consiste en reciclar los lodos de nuevo en el tanque EQ para un mayor crecimiento y descomposición de los residuos. Los sistemas MBBR omiten por completo este paso, ya que renuncian a la necesidad de devolver los lodos activados. Los sistemas MBBR utilizan el tamiz para permitir la salida del efluente mientras mantienen los microorganismos dentro de la cuenca.

Cómo determinan las organizaciones qué sistema les conviene

Cuando un municipio, organización o empresa necesita limpiar sus aguas residuales, tiene que asegurarse de que elige el sistema que mejor se adapta a sus necesidades. El primer paso consiste en saber en qué se diferencian los distintos tipos de aguas residuales. La siguiente lista incluye algunos de los tipos de aguas residuales más comunes en la industria:

Aguas residuales municipales: Este tipo de aguas residuales incluye las aguas residuales producidas por edificios comerciales y residenciales. Las aguas residuales municipales son la forma más común de alcantarillado y son el subproducto de procesos cotidianos como el agua corriente, el baño, el uso del inodoro y la limpieza.
Aguas residuales industriales: Este tipo de aguas residuales son los restos de diversos procesos industriales. Algunos ejemplos son las industrias farmacéutica, textil, papelera, petrolera, de producción de energía y de fabricación de alimentos y bebidas. Estas industrias dependen del agua y, en consecuencia, producen aguas residuales. Por tanto, estas industrias necesitan un sistema de tratamiento de aguas residuales para cuidar el medio ambiente y cumplir la normativa.
Aguas pluviales: Las aguas pluviales incluyen la escorrentía y los residuos causados por condiciones meteorológicas adversas. Este tipo de aguas residuales puede incluir elementos como piedras, ramas, barro y otros efectos secundarios de fuertes vientos, precipitaciones, escorrentías y otros patrones meteorológicos naturales.

Existen algunos otros factores que las organizaciones deben tener en cuenta a la hora de elegir su plan de tratamiento de aguas residuales. Entre ellas figuran las siguientes:

Espacio disponible: La cantidad de espacio disponible es uno de los principales factores determinantes para elegir qué sistema de tratamiento de aguas residuales es el adecuado. Los sistemas CAS ocupan más espacio que los sistemas MBBR, por lo que las empresas que necesitan menos espacio pueden optar por los MBBR. Las organizaciones que disponen de más espacio y prefieren los sistemas CAS pueden instalar con confianza un sistema clásico de fangos activos.
Normativa específica: Las distintas industrias y empresas pueden estar sujetas a distintas normativas en relación con los SST de sus efluentes. Estas normas dependerán de la industria específica, la ubicación y el uso previsto del efluente después del tratamiento. Toda organización debe familiarizarse con la normativa local, estatal y federal para asegurarse de elegir el sistema de tratamiento de aguas residuales adecuado.
El reciclado del efluente: La forma en que una organización planea utilizar sus efluentes también influirá en su decisión sobre qué sistema de tratamiento de aguas residuales instalar. Tanto si la organización devuelve su efluente al medio ambiente como si lo reutiliza para beber o limpiar, necesitará saber qué nivel de SST en el efluente es aceptable.
Familiaridad con el equipo: Una vez que una empresa instala un sistema, tendrá que mantenerlo y utilizarlo correctamente. Aunque puede ser más fácil encontrar un técnico para un sistema CAS que para un sistema MBBR, los sistemas MBBR suelen requerir menos intervención y mantenimiento.

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