Estudio de viabilidad del proceso biológico en función de la salinidad del medio (EDAR de Ribadesella)

La salinidad es el contenido de sal disuelta en un cuerpo de agua. El porcentaje medio que existe en los océanos es de 3,5% en peso (35 gramos por cada litro de agua). Además esta salinidad varía según la intensidad de la evaporación o el aporte de agua dulce de los ríos en relación a la cantidad de agua.

La presión osmótica del agua aumenta proporcionalmente con aumentos en la salinidad. Cambios en la salinidad pueden ocasionar efectos osmóticos letales.

Elevados valores de salinidad o cambios bruscos de la misma representan un desafío para los procesos biológicos de tratamiento de aguas, en general, cuando los colectores costeros están sometidos a la infiltración de agua de mar o cuando reciben efluentes industriales vertidos de procesos de alta salinidad.

El tratamiento biológico de aguas residuales salinas no es fácil, y pese a ello ha sido el método de tratamiento más popular. Operaciones de eliminación de sal por procesos fisicoquímicos tales como ósmosis inversa, intercambio iónico o electrodiálisis antes del tratamiento biológico son bastante caros y por ello inviables. Además, en el caso de tener que aplicar estos Servicio público de explotación, mantenimiento y conservación del Sistema público de saneamiento de Ribadesella tratamientos para el agua bruta, estos procesos no son viables por el ensuciamiento de las membranas, del lecho de resinas de intercambio, y en cuanto a la electrodiálisis el rendimiento podría verse comprometido debido a la gran cantidad de especies químicas presentes en el agua bruta. El rendimiento del proceso de tratamiento biológico de aguas residuales salinas generalmente consigue bajos rendimientos de eliminación de DQO debido a los efectos adversos de la sal sobre la flora microbiana, ya sea por valores constantes de salinidad o por picos puntuales.

Se sabe que valores de salinidad entre medios y moderados producen efectos inhibitorios o tóxicos sobre las bacterias no adaptadas a la salinidad. Las altas concentraciones de sal (> 1%) causan la desintegración de las células debido a la pérdida de agua celular (plasmólisis) o recesión del citoplasma inducido por una diferencia osmótica a través de la pared celular, causando un flujo de salida de agua intracelular resultando en la deshidratación celular y la pérdida de la actividad microbiana. Como consecuencia de esto se produce una bajada en el rendimiento de eliminación de DQO y DBO y un aumento de los sólidos suspendidos en el efluente, especialmente a altas concentraciones de sal (> 2%).

Además, la salinidad afecta significativamente a las propiedades físicas y bioquímicas del fango activo, lo que conduce a cambios en la carga superficial, la hidrofobicidad, la filtrabilidad, la sedimentación y biofloculación. El incremento de la salinidad debilita la estructura flocular del fango activo, disminuyendo su densidad y por tanto su velocidad de sedimentación. Según F. Kara (2008) los cationes monovalentes, como sodio o amonio, deterioran la estructura del flóculo, liberando biopolímeros al medio. Esto se traduce en desajustes de las condiciones de operación del sistema y por tanto, en la disminución de los rendimientos de eliminación de SS y DBO.

Aun así, la utilización microorganismos tolerantes a la sal en los tratamientos biológicos es un enfoque razonable para el tratamiento de aguas residuales salinas. Se ha comprobado que los microorganismos tolerantes a la sal (halófilos) se pueden utilizar solos o en cultivo de fangos activos para el tratamiento biológico de las aguas residuales salinas. Se ha observado que la inclusión de bacterias halófilas en el fango activo ha mejorado la eficiencia de Servicio público de explotación, mantenimiento y conservación del Sistema público de saneamiento de Ribadesella eliminación de DQO en tratamientos biológicos con altos contenidos salinos. El alto contenido de sal también afecta negativamente a la nitrificación y desnitrificación de aguas residuales.

En definitiva, se ha comprobado que la selección de microorganismos tolerantes a la sal genera una adaptación del fango activo a altas concentraciones. Además, la carga orgánica del afluente y la concentración de sal debe ser lo más constante posible, ya que estos microorganismos son sensibles a las perturbaciones ambientales. Sin embargo, después de la adaptación adecuada, muchas cepas tolerantes a la sal han demostrado ser capaces de eliminar eficientemente la materia orgánica de efluentes salinos, como nitrógeno y fósforo.

La línea de investigación se llevó a cabo en varias etapas que especifico a continuación:

• Fase 1:
  • recepción equipos y montaje en EDAR Ricao: Diciembre 2013.
  • realización:
    • periodo estabilización: Mayo-Junio 2014
    • experiencia 1: 17 junio al 3 Agosto 2014
    • experiencia 2: 4 Agosto al 1 Septiembre 2014
    • experiencia 3: 2 septiembre al 26 Septiembre 2014
• 30 Septiembre 2014: Traslado planta piloto a EDAR de Ribadesella
• Fase 2:
  • periodo estabilización: 20 Octubre 2014 al 22 febrero 2015
  • periodo variable: 23 febrero 2015 al 30 Abril 2015.

La línea de investigación planteada tiene como objetivo el estudio de la viabilidad de proceso biológico en condiciones halófilas moderadas, como son las generadas por la infiltración de agua salada en la red de colectores de la EDAR de Ribadesella. Asimismo se estudiará el impacto de vertidos puntuales de alta salinidad al tratamiento biológico, su repercusión en el rendimiento de eliminación de DQO y nitrógeno y las características de sedimentabilidad del fango biológico.

El estudio se basa en el hecho comprobado de que los microorganismos aclimatados a altas salinidades son menos sensibles a variaciones o picos de salinidad puntuales.

37.515 €

El estudio se llevó a cabo en dos fases:

• una primera fase en la EDAR de Ricao
• una segunda fase en la EDAR de Ribadesella

• Personal de la EDAR de Ribadesella
• Técnicos UTE SAV-DAM

Proyecto terminado

Una vez finalizado el estudio de investigación se puede concluir:

• Las variaciones de la conductividad del fango activo producen:
  • Muerte celular
  • Desfloculación
  • Liberación de DQO al medio.

Cambios bruscos en la conductividad causan mayores alteraciones en el tratamiento biológico que si los cambios son graduales.

• Se observa que según se aumenta la conductividad, el SBI va disminuyendo y con él el número de especies, aunque son capaces de depurar el agua.
• Se ha observado una reducción de las especies con el aumento de la conductividad, observándose que las especies que mejor responden a las variaciones de conductividad son los ciliados peduculados sésiles, típicos de edades de fango intermedias.
• Después de los choques salinos se observa una proliferación de los pequeños flagelados, típicos microorganismos indicativos de empeoramiento del sistema biológico.
• Cuando se producen variaciones de la conductividad dejando operar el proceso sin controlar las variaciones de la conductividad del fango activo en el reactor biológico, la tasa de consumo de oxígeno tras un choque de conductividad es mayor debido a la liberación de la materia orgánica por rotura flocular. Según se aumenta la conductividad disminuye la velocidad de nitrificación, por lo que dependiendo del Tiempo de retención hidráulico del reactor biológico, si este es menor que el tiempo necesario para realizar la nitrificación, ésta no se completará.
• Es posible tratar el agua con altos valores de conductividad siempre y cuando las condiciones sean constantes. Aunque las necesidades de tiempos y los resultados finales presentan variaciones frente a los de un agua residual urbana.
• Cuando el fango activo es sometido a estas variaciones de conductividad controladas, el proceso de depuración se ve alterado e incluso a veces inhibido pero se recupera pasados un par de días.
• Se ha observado que por encima de valores de conductividad de 20.000 – 25.000 μS/cm en el licor mixto no es posible garantizar un valor satisfactorio de calidad en el efluente.
• Manteniendo un mínimo de conductividad en el fango activo del reactor biológico de 15.000 μS/cm, se reducen los efectos de las variaciones de conductividad, aunque estos siguen produciéndose pero en menor grado.
• Cuando se mantiene la conductividad constante en el licor mixto en torno a los 15.000 μS/cm, se produce menor esponjamiento del fango activo, indicativo de menor desestabilización del flóculo.

Planta piloto posicionada en la EDAR de Ribadesella

Diferentes compratimentos del reactor biológico.

Disfusores en la parte inferior del reactor biológico