Tratamiento biológico anaeróbico

Introducción

El tratamiento biológico anaeróbico es un proceso de tratamiento de aguas residuales que descompone los contaminantes orgánicos en ausencia de oxígeno. Depende de microorganismos anaeróbicos para convertir compuestos orgánicos complejos en sustancias más simples, principalmente metano (CH₄) y dióxido de carbono (CO₂). Este método se utiliza ampliamente para la estabilización de lodos y aguas residuales industriales de alta-debido a su eficiencia energética y baja producción de lodos.

Ventajas del tratamiento anaeróbico sobre el tratamiento aeróbico

1. Mayor capacidad de carga orgánica

• La carga de lodos típica (F/M) para el tratamiento anaeróbico de aguas residuales industriales es0,5–1,0 kg DBO₅/(kg MLVSS·d), más del doble que los procesos aeróbicos (0,1–0,5 kg DBO₅/(kg MLVSS·d)).
• Debido a la ausencia de limitaciones en la transferencia de oxígeno, elMLVSS (Sólidos suspendidos volátiles de licor mixto)en sistemas anaeróbicos puede alcanzar5 a 10 vecesel de los sistemas aeróbicos.
• La tasa de carga volumétrica orgánica para el tratamiento anaeróbico es5–10 kg DBO₅/(m³·d), en comparación con sólo0,5–1,0 kg DBO₅/(m³·d)para tratamiento aeróbico-adiferencia de 10 veces.

2. Menor producción de lodos y mejor calidad de los mismos

• El tratamiento anaeróbico produce sólo5%–20%de la biomasa generada en procesos aeróbicos.
• Los métodos aeróbicos producen0,25-0,6 kg de lodo por kg de DQO eliminado, mientras que los métodos anaeróbicos producen sólo0,02–0,18 kilogramos, con mejor deshidratabilidad.
• La digestión anaeróbica tambiénmata los huevos del parásitoen lodos, mejorando su estabilidad higiénica y química, reduciendo los costes de eliminación de lodos.

3. Menores requisitos de nutrientes y flexibilidad operativa

• Los microbios anaeróbicos requierensólo 5%-20%de los nutrientes (N, P) necesarios para los procesos aeróbicos, lo que los hace adecuados para aguas residuales con deficiencia de nutrientes-.
• Los microorganismos anaeróbicos permanecen activos durantemeses o incluso añossin una disminución significativa y puede reiniciarse rápidamente después de las paradas, lo que permiteoperación intermitente(ideal para aguas residuales estacionales).

4. Ahorro de energía y producción de metano

• El tratamiento aeróbico consume0,5-1,0 kWhde electricidad por kg de DQO eliminado para aireación, mientras que los sistemas anaeróbicoseliminar los costos de aireación.
• Digestión anaeróbicaproduce metano, cediendo oMás de 12.000 kJ de energía por kg de DQO eliminado.
• No hay problemas de espuma (a diferencia del tratamiento aeróbico de aguas residuales que contienen tensioactivos-).

5. Reducción de la contaminación del aire y mayor capacidad de degradación

• La aireación aeróbica puedevolatilizar compuestos orgánicos, provocando la contaminación del aire, mientras que los sistemas anaeróbicos evitan este problema.
• Los microbios anaeróbicos puedendegradar ciertos compuestos recalcitrantes(por ejemplo, hidrocarburos clorados) que las bacterias aeróbicas no pueden.

6. Sinergia microbiana compleja para mejorar la degradación

• La digestión anaeróbica implica que diversas comunidades microbianas trabajan sinérgicamente, lo que permite la descomposición de compuestos orgánicos difíciles-de-degradar que el tratamiento aeróbico no puede procesar por completo.

Desventajas del tratamiento anaeróbico

1. Crecimiento microbiano lento y tiempo de inicio más largo

• Los microbios anaeróbicos crecen lentamente y requierenPeríodos de arranque más largos y tiempos de retención hidráulica (HRT)que los sistemas aeróbicos.

2. El efluente requiere tratamiento adicional

• El efluente anaeróbico a menudono cumple con los estándares de descargay debe serpulido con tratamiento aeróbico.

3. Se necesita suplementación de alcalinidad para aguas residuales con bajo contenido de -C/N

• Las aguas residuales de baja-concentración o bajo-C/N pueden carecer de alcalinidad, lo que requiereadición de alcalinidad externa.

4. Calefacción necesaria para aguas residuales-de baja concentración

• Si la producción de metano es insuficiente para mantener temperaturas óptimas(30–38 grados), calefacción externaes necesario.

5. Riesgo de explosión por metano

• El biogás (CH₄ + CO₂ + H₂S) esinflamable y explosivo, requiriendodiseños de reactores-a prueba de explosiones.

6. Sensibilidad a los compuestos tóxicos

• Alifáticos clorados y otras toxinasinhibir los metanógenosmás severamente que los heterótrofos aeróbicos; un funcionamiento inadecuado puede desestabilizar el sistema.

7. Se necesita un estricto control de la temperatura

• Bajas temperaturasreducir significativamente la eficienciay la gestión operativa esmas complejoque en los sistemas aeróbicos.

8. Problemas de corrosión y olores de H₂S

• El sulfato (SO₄²⁻) en las aguas residuales produceH₂S, causandooloresyCorrosión en tuberías, motores y calderas..
• La reducción de sulfato tambiénconsume materia orgánica,reduciendo el rendimiento de metano.

9. Sin nitrificación

• Sistemas anaerobiosno puede nitrificar el amoníaco; La actividad microbiana óptima requiereNiveles de NH₃-N de 40 a 70 mg/l.