La bio-aumentación en el tratamiento de aguas residuales

Frecuentemente, los términos bio-remediación y bio-aumentación se usan intercambiablemente. Bio-remediación se define como el uso de microorganismos seleccionados para lograr una limpia biológica de un área específica contaminada como suelo o superficie. Bio-aumentación se define como la aplicación de microorganismos seleccionados para levantar la población microbiana de un sistema operante de tratamiento de aguas residuales para mejorar la calidad del agua o para disminuir costos de operación. En otras palabras la bio-remediación basta con un proyecto definido o un área, mientras que la bio-aumentación envuelve trabajo para mejorar un proceso continuo.

Un criterio creencia es que, a través del tiempo, los microbios apropiados poblarán el sistema y se aclimatarán al influente. Este enfoque asume que la población nativa mediante población introducida vía rutas como sólidos y acarreados por el viento, agua de lluvia y el canal del influente del sistema siempre traerá los organismos mejor calificados para el sistema. En realidad, aún cuando la población sea aceptable, pueden tenerse limitaciones que solo pueden superarse mediante la inducción de variedades; o cepas superiores de microorganismos.

En el tanque de aeración de una planta industrial de tratamiento de aguas residuales típica, uno espera encontrar numerosas especies o variedades de bacterias. Esta diversidad bacterial, como se le llama, es necesaria porque algunos tipos de bacteria degradan diferentes compuestos más efectiva y eficientemente que los demás.

Normalmente, estas bacterias están bien preparadas para manejar los contaminantes del influente y se aclimatarán, a través del tiempo, para proveer los resultados deseados, asumiendo que un estado estable operaciones se logre.  Desafortunadamente, para plantas industriales jamás se logra este estado. Las características del influente pueden variar drásticamente semanalmente o hasta diariamente.

Estas variaciones pueden deberse a programas de producción de procesos de lodos, derrames químicos en la planta de producción o a equipo de planta no capaz de procesar estas fallas. Muchas poblaciones biológicas de plantas nunca llegan a obtener números óptimos o diversidad de especies.

Se cuestiona el porqué los productos de bio-aumentación deberán ser alimentados en forma continua después de la dosis inicial. Debido a fallas y problemas en el sistema y a los cambios en la composición del influente, una dosis de mantenimiento es requerida para mantener la diversidad deseada en la población.

El monitoreo apropiado del sistema, usando el proceso de control estadístico combinando con técnicas de análisis microbiológicas proveerá la información que el consultor de bio-aumentación necesita para mantener la población deseada. Usando análisis microscópicos y sistemas avanzados de plaquetas, el consultor puede correlacionar las características de la población bacterial con el comportamiento de la planta y su comportamiento o desarrollo para un sistema de tratamiento particular de tratamiento de aguas residuales. Como cada sistema es único, la población óptima variará de planta a planta.

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A medida que las restricciones aprietan, muchos operadores industriales se enfrentarán a niveles requeridos que exigirán más y más de los equipos de tratamientos existentes, así como la capacidad de sus operadores. En algunos la bio-aumentación será un arreglo costo-eficiente de corto, o medianos plazos, para mantenerse dentro de las normas hasta que los equipos pueden ser modificados. En otros casos la bio-aumentación será una solución de largo plazo por la falta de capital o el excesivo gasto de soluciones mecánicas.

El concepto del rango efectivo de la población microbiológica en la celda de aeración es algo nuevo. Envuelve mucho más que la introducción de nuevos organismos al sistema. El manejo total del sistema requiere un entendimiento profundo de la operación de la planta de tratamiento y el diseño, además de la microbiología ambiental. Mediante la combinación estás dos disciplinas efectiva y eficientemente, el gerente o administrador del sistema será previsto con excelentes resultados utilizando el sistema existente.

Los resultados del uso de la bio-aumentación

La mayor dificultad en adquirir la aceptación de la bio-aumentación como una tecnología válida es probar la causa y efecto de la adición de organismos específicos. La ciencia clásica instruiría al cliente a realizar un experimento controlado en su planta, concurrente con el programa de bio-aumentación.  En realidad esto es raramente posible porque pocas plantas de tratamiento tienen plantas idénticas al lado para realizar esta prueba. La bio-aumentación es frecuentemente un último esfuerzo para salvar un sistema de tener que “cerrar” y enviar a la planta a violación de permiso. Muchas veces además de la bio-aumentación, otros parámetros del sistema son cambiados, introduciendo otros nuevos variables a la ecuación.

Para efectivamente documentar el impacto del programa de bio-aumentación los datos y parámetros de la operación de varios meses previos deberán ser graficados y comparados con los datos después de la implementación del programa.  Para que una prueba de bio-aumentación sea significativa, la prueba deberá ser a cinco veces el tiempo de retención para un sistema de laguna de un solo paso, o cuatro a seis veces la edad de los lodos (tiempo medio de retención en edad) para un sistema de lodos activados.

Remoción mejorada de DBO

Muchos sistemas, especialmente lagunas de un solo paso se les están requiriendo obtener resultados para la década de 1990 con tecnología de los 60´s y 70´s. Costaría millones en capital para levantar estos sistemas a los estándares actuales. Incrementando los contenidos micro-biológicos y la diversidad de dichos microorganismos vía la bio-aumentación, los resultados deseados pueden obtenerse. En plantas papeleras del sur de Estados Unidos, mejora en los niveles de 30% se han obtenido y documentado.

Mejora en precipitación de sólidos

Un paso importante en el tratamiento biológico de aguas residuales es la remoción de sólidos. Generalmente esto se logra a través de precipitación o asentamiento en una laguna, o un clarificador.  Las bacterias forman un bio-polímero natural que auxilia en el asentamiento. Los shocks tóxicos y cambios en el sistema pueden resultar en un contenido de bacterias con poco bio-polímero y pobres características de asentamiento.  La tendencia tradicional de agregar polímeros orgánicos o coagulantes inorgánicos con asistentes en la precipitación pueden ser efectivos pero caros.  Inoculando el sistema con organismos reconocidos por su resistencia a la toxicidad y por ser excelentes formadores de flock, la demanda de polímeros podrá ser considerablemente reducida o eliminada.

Generalmente, el costo de bio-aumentación es esencialmente menor que el tratamiento con polímeros.  Además provee una bio-masa mucho más sana.

Degradación de compuestos específicos

Por la adición de organismos seleccionados se pueden obtener niveles bajos de círculos compuestos indeseables que no es posible obtener con la población bacterial nativa. Productos como fenoles, aromáticos clorados o hidrocarburos aromáticos, son algunos compuestos que pueden reducirse con la bio-aumentación.

Mejora en la nitrificación

Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales industriales tienen dificultad en lograr la nitificación por limitación de diseño del sistema o por shocks tóxicos.  Mediante la alimentación regular de bacteria nitrificante, la población apropiada para la remoción de amonio se puede lograr.

Otras mejoras con la bio-aumentación

Otras áreas donde la bio-aumentación ofrece beneficios incluye la reducción de malos olores, remoción de grasas y aceites, arranque rápido de plantas y resistencia a los shocks tóxicos.  Además las investigaciones continúan para explorar y encontrar nuevas oportunidades para la utilización de esta tecnología emergente.

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A medida que las restricciones ambientales se hacen más estrictas muchos operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales industriales encaran niveles de requerimientos que sus plantas no están diseñadas para cumplir. La bio-aumentación puede permitir soluciones hasta que se tengan las soluciones adecuadas.

La práctica de utilizar microorganismos específicos para realizar transformaciones químicos se ha utilizado en la industria cervecera, farmacéutica y lácteos. Los microorganismos son componentes esenciales en el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.

En el tratamiento de aguas residuales, los microorganismos (principalmente bacterias) consumen los componentes orgánicos convirtiéndolos en bióxido de carbono, agua y energía para producir nuevas células. Finalmente, los contaminantes solubles son transformados en biomasa insoluble que se podrá remover mecánicamente, y así poder ser enviada a confinamiento.

En el tratamiento aeróbico las bacterias utilizan oxígeno en la degradación de compuestos orgánicos. Dentro de estos, los siguientes parámetros deberán ser controlados: niveles de oxígeno disuelto, niveles de pH y nutrientes (amonio y fósforo) son de los más críticos.  Las estrategias clásicas se han concentrado en controlar los parámetros con poca atención a los microorganismos mismos.

Productos típicos de bio-aumentación consisten de mezclas de varias variedades de microorganismos, generalmente bacterias o fungi. Los organismos están o son aislados de la naturaleza y no son alteradas en ninguna forma. Son seleccionadas en base a tasas aceleradas de reproducción, su habilidad de llevar a cabo diferentes funciones, tales como capacidades de formación de flock para mejorar la asentabilidad, o su habilidad para degradar diferentes componentes. Los productos son vendidos en diferentes formas, siendo organismos secados en una base de salvado y productos líquidos los más comunes.

Una parte crítica del éxito de un programa de bio-aumentación es la aplicación adecuada de los productos.  Los programas de bio-aumentación deberán ser implementados mediante el estudio de todo el sistema sopesando la mejor solución para el problema y documentando el impacto del programa.  Simplemente vaciar un producto en el influente NO ES bio-aumentación.

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A continuación le describimos unos breves ejemplos de lo que los productos de Bio Systems pueden hacer:

Caso 1: Mantenimiento a una planta de tratamiento de agua con el producto biológico de Bio Systems

Caso 2: Mantenimiento a una laguna con el producto biológico de Bio Systems

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