PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA

 

Uno de los principales problemas del tratamiento de agua residual es el alto consumo de energía eléctrica lo que representa la parte principal del costo de operación, muchas ciudades pequeñas sufren para pagar las cuentas de energía eléctrica de las plantas de tratamiento.

Pero ese problema puede ser evitado, hace años diseñe una serie de plantas de tratamiento de agua residual (PTAR) que no consumían electricidad, el problema estaba en utilizar una combinación de procesos que no usarán energía pero que tampoco usaran mucho espacio físico. Se necesitaba tener una concentración de bacterias alta para tratar el agua residual en forma rápida y usar poco espacio.

Lo primero que viene a la mente es un sistema anaerobio ya que estos procesos no requieren el mezclado de aire con el licor mezclado que es en lo que la PTAR san mas energía, el reactor anaerobio de flujo ascendente (UASB) es la opción perfecta ya que el mezclado se logra por dos medios.

1)       Velocidad ascendente del agua

2)       Generación de biogás.

Si el reactor es alimentado por medio de la gravedad el reactor puede funcionar sin mayores problemas y sin uso de energía.

Para lograr esto se necesita que el agua este en un nivel más alto que la planta de tratamiento, al menos 1 m a lo que hay que sumar al menos 2 metros mas para poder almacenar agua en el homogeneizador y poder controlar el flujo hacia el reactor porque en los reactores UASB el flujo de alimentación es crucial para mantener la velocidad ascendente correcta y retener la biomasa en el reactor.

Debido a lo anterior se necesita que el terreno tenga un declive suficiente para lograr que el agua circule por la PTAR desde el tanque de homogeneización hasta el clorador por efecto de la gravedad. Si  no hubiera este tipo de terreno la planta requiere de un bombeo inicial para ganar altura y desde ahí la circulación del agua será por gravedad.

Como el agua sanitaria tiene una DQO muy baja el reactor UASB no va a tener muy alta eficiencia, pero si es de esperarse que retire al menos el 50% de la DQO aunque la calidad de la biomasa no va a ser muy buena y tendremos lodo floculante, no granular.

Los tratamientos anaerobios no son capaces de reducir la DQO más allá de unos 150 a 200 mg/l de DQO debido al factor de la cantidad mínima de sustrato (X_min) por lo que necesariamente se va a necesitar un tratamiento posterior para pulir el agua además de que las bacterias anaerobias se reproducen poco y no consumen nutrientes en forma efectiva. Necesitamos un proceso posterior que consuma nutrientes y termine de eliminar la DQO remanente.

Esto lo hacemos usando humedales artificiales, pero estos normalmente son muy grandes y ocupan mucho espacio. Para eliminare este problema construimos una serie de humedales con un sustrato de piedra en la que se adhieren las bacterias y sirven como soporte a las plantas y además forzamos el paso del agua a través del sustrato alimentando el primer humedal como superficial y en el fondo colocamos tuberías que llevan el agua al segundo humedal forzando el agua a bajar a través de la columna de sustrato, el segundo humedal es alimentado desde abajo forzando al agua a subir a través del sustrato, esto se hace continuamente para aumentar el contacto del agua con las bacterias que están adheridas al sustrato de modo que el agua se depura al paso por los humedales incluyendo los nutrientes que son usados por las plantas para su crecimiento.

La planta que más usamos es algún tipo de Tipha sp. pero debe buscase una especia local que no sea invasiva y pueda escapar de la planta de tratamiento.

El agua termina en un clorador donde se desinfecta y es descargada con una calidad suficiente para ser devuelta a un flujo de agua o usada en el riego de cosechas.

Estas plantas de tratamiento se pueden escalar al tamaño que haga falta para lograr el tratamiento del agua en comunidades con dificultados presupuestarias para la operación de PTAR más necesitadas de energía. No requieren de gran instrumentación y el control de la PTAR se hace manipulando la válvula de alimentación.

Como el agua que se trata es sanitaria la operación no tiene sobresaltos por cargas excesivas, el reactor UASB puede tolerar variaciones grandes de la calidad del agua y el mantenimiento es muy simple, solo debe eliminarse el lodo anaerobio cuando se acumula arriba de cierto nivel y cortar o arrancar las plantas usadas en los humedales cuando crecen demasiado.

Planta de tratamiento de agua anaerobia aerobia de cero uso de energía.

 

 

Elaboro.

Fernando Manzaneque R.

 

#planta de tratamiento de bajo costo de energía