El residuo líquido proveniente del Tratamiento Primario, donde se ha eliminado gran parte de los sólidos en suspensión, es conducido a continuación a la planta de Tratamiento Biológico, con el fin de depurarlo de la materia orgánica disuelta. Estos sólidos disueltos deben ser eliminados del residuo líquido antes de que éste sea retornado a los ríos, pues de lo contrario estos se contaminarían. La contaminación ocurriría, pues sin tratamiento biológico la oxidación o degradación de la materia orgánica consumiría el oxígeno presente en el agua del río, alterando y dificultando la vida de la flora y fauna acuáticas. En un río ocurre lentamente un proceso de aireación natural y de oxidación biológica de la materia orgánica, a través del cual se va consumiendo el oxígeno del agua, pudiendo eventualmente destruir la vida acuática.
Lo que hace el Tratamiento Biológico es reproducir el proceso de eliminación natural de la materia orgánica disuelta que ocurriría en los ríos, pero en un tiempo mucho menor y en un ambiente controlado por el hombre, cual es la planta de Tratamiento Biológico.
En una primera etapa, los residuos líquidos se ponen en contacto con una población de microorganismos en un estanque llamado Biorreactor, bajo condiciones aeróbicas, es decir, mediante la incorporación mecánica de aire comprimido a través de difusores montados en el fondo, formándose millones de microburbujas que transfieren oxígeno durante su ascenso a la superficie. Los microorganismos requieren oxígeno para llevar a cabo sus reacciones metabólicas, a través de las cuales consumen el material orgánico disuelto y suspendido; este material es rico en carbono, elemento esencial para el crecimiento y reproducción de los microorganismos.
Como decíamos, estos microorganismos necesitan para su metabolismo y reproducción el oxígeno incorporado mediante los difusores y el carbono que toman de la materia orgánica disuelta en el residuo líquido de la fábrica. Pero, además, necesitan nitrógeno y fósforo, que son agregados en el Biorreactor en caso de que el residuo líquido de la planta industrial no los traiga en suficiente cantidad como para mantener la vida de la biomasa de microorganismos.
En esta primera etapa del tratamiento biológico se genera dióxido de carbono que se libera a la atmósfera, y se incrementa la biomasa viva de microorganismos al tener las condiciones adecuadas para sus reacciones metabólicas y para crecer y reproducirse. El material orgánico disuelto que es utilizado como fuente de carbono es asimilado por los microorganismos y se convierte en nueva masa celular.
La segunda etapa del tratamiento es el Estanque de Lodos Activados o AST -por sus siglas en inglés (Activated Sludge Tank)-, donde finaliza la degradación metabólica del material orgánico por acción de los microorganismos, nuevamente con incorporación de microburbujas de aire mediante difusores, dando origen a flóculos compuestos por organismos que se encuentran en distintas etapas de su ciclo biológico (vivos, muertos), materia orgánica biodegradable y materia inorgánica inerte. Estos flóculos microbiales también son descritos como cúmulos de varios millones de células bacterianas, junto a otros organismos y materiales, que se encuentran en un equilibrio dinámico, flotando en el agua.
A continuación, el residuo líquido proveniente del AST pasa a una tercera etapa en un estanque Sedimentador donde los flóculos se transforman en lodos y se separan del líquido clarificado mediante un proceso de Sedimentación. La Sedimentación ocurre por la interacción de los flóculos, originada en la muy alta concentración de ellos en el estanque. Los lodos son removidos lentamente del fondo por un barredor mecánico que los conduce a una vía de descarga en el centro del estanque circular. Una parte de estos lodos es bombeada de vuelta al estanque AST para mantener allí una biomasa microbiana estable que permita una eficiente y rápida degradación de la materia orgánica. Esta es una característica esencial de los Lodos Activados: recircular los lodos concentrados en el Sedimentador y enviarlos de vuelta al estanque AST de la segunda etapa, aumentando así el tiempo de residencia para completar la degradación biológica de los contaminantes orgánicos y manteniendo una alta concentración de biomasa bacteriana en el AST, fundamental para dar estabilidad al proceso.
Los lodos que no son recirculados al AST son retirados del Sedimentador y espesados mediante centrifugación, eliminándoles una parte del agua, para posteriormente enviarlos a áreas de disposición controlada de residuos, pues tienen un muy bajo poder calorífico, el cual no permite usarlos como combustible en calderas de generación de vapor. Estos lodos del tratamiento biológico tienen una consistencia gelatinosa y constituyen una cantidad muy menor de residuos en comparación con los lodos del tratamiento primario, los cuales se utilizan como combustible para las calderas.
El efluente final clarificado, es decir, el residuo líquido que ha pasado por los tratamientos primario y biológico, es retornado a los cursos de agua naturales, con un mínimo impacto sobre la flora y fauna acuática.
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