Criterios de diseño del proceso de lodos activados

Es muy importante entender los principales factores que afectan el proceso de lodos activados y aprender hacer uso de ellos para operar la planta. Algunos de los más importantes se discuten a continuación:

TEMPERATURA 

La temperatura es un elemento muy importante que afecta a todos los procesos. La temperatura del medio ambiente afecta nuestras actividades. Existe un intervalo de temperatura de 15 a 30°C, en el cual los microorganismos trabajan mejor. Si la temperatura del agua permanece alrededor de 20°C, trabajan en condiciones óptimas. Cada aumento de 10°C en la temperatura duplica la velocidad de reacción. Sin embargo, cuando la temperatura del agua alcanza los 35°C, la velocidad de crecimiento decae rápidamente. Cuando la temperatura disminuye pasa lo contrario, empieza a ser más lenta la velocidad de reacción. Entonces siempre hay que mantener una temperatura óptima en el tanque de aeración. El efecto de la temperatura del licor mezclado sobre el coeficiente de velocidad de reacción, se puede expresar mediante la siguiente relación:  

En una planta de tratamiento de agua residual, la temperatura no se puede controlar porque no es fácil hacerlo. La temperatura del agua residual varía con las estaciones, con la temperatura del aire, la temperatura dentro de las tuberías, la temperatura de la descarga, etcétera.

PH 

El pH es uno de los factores claves para mantener la vida de los sistemas. El proceso de lodos activados funciona mejor en este rango de pH.

Rango Óptimo = 6.5 a 8.5

Esto significa que debe vigilarse el pH del sistema. Lo bueno es que es fácil de medir. Asegurándose de que se calibre el electrodo de pH diariamente y manteniendo la temperatura de la muestra igual a la del sistema. Para que la medición sea correcta, primero calibre el pH y después tome la muestra. Como habrá notado, la temperatura afecta el valor del pH, pero el pH no afecta a la temperatura. Generalmente, las aguas residuales domésticas tienen su pH dentro del rango óptimo y solamente hay que medir el pH como un parámetro de rutina. En caso de que se necesite controlar el pH, existen varias opciones: . Si el pH es ácido, se debe adicionar una base, por ejemplo cal o hidróxido de sodio. . Si el desecho es básico, debe adicionarse un ácido, como por ejemplo ácido sulfúrico o clorhídrico. La adición de estos productos químicos no es fácil. Primero debe tomarse una cierta cantidad de agua residual y hacer ensayos para saber cuánto se debe agregar. Y recuerde que la cantidad cambia dependiendo del reactivo que se va a utilizar.

OXÍGENO DISUELTO 

Para mantener condiciones óptimas para la población aerobia se debe suministrar oxígeno al tanque de aeración.

En climas extremos en el verano la actividad bacteriana aumenta y disminuye el oxígeno disuelto en el agua. Ambos fenómenos pueden dar como resultado una mayor demanda de oxígeno. Durante el invierno, las temperaturas bajan y ocurren los fenómenos inversos, disminuyendo la demanda de oxígeno. El proceso de lodos activados es un proceso aeróbico, lo que significa que para los microorganismos trabajen necesitan oxígeno. Y el oxígeno debe estar disuelto en el agua y su concentración en el tanque de aeración no debe ser inferior a 2 mg/L. Para lograr esto debe haber un equilibrio entre la cantidad de microorganismos, la cantidad de alimento (DBO) y la capacidad del equipo de aeración. Por lo tanto, se tiene que medir constantemente la cantidad de oxígeno en el tanque de aeración con ayuda de un sensor de oxígeno. También se debe medir el oxígeno disuelto en diferentes puntos y profundidades para estar seguros que todo el tanque esté en fase aerobia.  

ALCALINIDAD 

La alcalinidad es una medida de la capacidad de amortiguadora del agua residual. Si no lo entiende no se preocupe, funciona igual que cualquier amortiguador, como los amortiguadores de los coches que evitan que nos lastimemos cuando pasamos por un hoyo, un tope, etc. La responsabilidad de un amortiguador es la de resistirse a un cambio.

En este caso una solución amortiguadora es una solución que resiste los cambios de pH, como se muestra en la figura 3.5. Si tiene un litro de una solución amortiguadora de pH 8, esta solución no cambiará tan rápido de pH al adicionarle un ácido o una base. Necesitará más ácido o base de lo que esperaba para cambiar el pH. Mientras más resistente a los cambios de pH sea mejor amortiguador será. La alcalinidad se vuelve mucho más importante cuando tiene lugar la nitrificación en el tanque de aeración. La nitrificación es un proceso bioquímico en el cual el amoniaco se transforma en ácido nítrico. El ácido nítrico producido tiende a bajar el pH, pero si el sistema contiene la suficiente alcalinidad, el cambio de pH no será considerable. La alcalinidad es la fuente principal de alimento para las bacterias nitrificantes. 

CARGA ORGÁNICA

El agua residual transporta el material orgánico, el cual llega al tanque de aeración. El número de kilogramos de compuestos orgánicos que entran al tanque de aeración en una determinada cantidad de tiempo, se le denomina "Carga orgánica". Si 1,000 kg de materia orgánica entran a un tanque de aeración de 100 m3 durante 24 h, diremos que recibe una carga orgánica de 10 kg por m3 por día. Al igual que el conductor del camión que conoce la capacidad de carga y el estado de su camión; el operador de una PTAR también debe conocer la capacidad y el estado de su planta. 

Cada planta de tratamiento está diseñada para soportar un intervalo de carga y no debe salirse de éste. Cuando el tanque de aeración recibe más carga de la que pude tratar, se dice que la planta está sobrecargada, y no trabajará bien, es decir, la eficiencia de remoción de materia orgánica será baja. Si tiene muy poca carga, también va a funcionar mal; en este caso los microorganismos no tienen alimento y morirían de hambre, igual que una persona.

¿Cómo puede medirse la carga orgánica? 

Es muy sencillo. Todo lo que tiene que hacer es medir la concentración de DBO y el gasto del influente del agua residual, y calcularla de acuerdo con la siguiente ecuación: