Influencia de las condiciones de operación de una EDAR municipal en las características de sedimentabilidad de la biomasa.

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1 Resumen Se analiza la operación de la EDAR del municipio de Sada (A Coruña), apta para habitantes equivalentes, que incluye un pequeño aporte de industria agroalimentaria. En las 3 semanas estudiadas se observaron en la EDAR problemas ocasionales en el decantador, causados básicamente por la entrada de agua de mar en el alcantarillado, lo que deteriora al fango biológico al desarrollarse organismos filamentosos causantes de la flotación de la biomasa. Estas deficiencias pueden reducirse aumentando la aireación en los tanques, o bien actuando en el alcantarillado para separar las aguas residuales de las pluviales. Sin embargo, la planta consigue depuraciones de materia orgánica, sólidos en suspensión y nitrógeno total por encima del 88%, 87% y 71%, respectivamente. Palabras clave: EDAR, aguas residuales, fangos activos, bulking, conductividad, organismos filamentosos. Influencia de las condiciones de operación de una EDAR municipal en las características de sedimentabilidad de la biomasa. 1. Descripción y análisis de la operación de la EDAR Por: Luis M. Morón (*), Henry Laíño (*), Francisco Omil (**) (*) Aquagest. Gerencia Zona Centro Departamento de Producción Avda. de Rodrigo de Padrón, Santiago de Compostela (A Coruña) (**) Universidad de Santiago de Compostela Facultad de Ciencias. Departamento de Ingeniería Química Campus de Lugo Avda. Alfonso X, s/n Lugo Tel.: Fax: eqomil@usc.es 30 Abstract Influence of the operating conditions in a municipal waste water treatment plant on biomass sedimentability characteristics. 1. Description and analysis of the operation of the waste water treatment plant The operation of a Sewage Treatment Plant (STP) designed for 20,000 pe and located in the town of Sada (A Coruña) is studied. During the study, occasional problems of solids separation in the settling unit were detected. The results show that these disturbances were mainly due to the entrance of sea water in the sewer system, which decreases the quality of the biomass generated and promotes the selective development of filamentous microorganisms, which cause biomass flotation problems. These problems can be minimised by a better control of operation conditions, such as the increase of the oxygen level in the aeration tanks, or by the minimisation of the sea water entrance by implementing a separate sewer collection system for sewage and rainfall runoff. However, in spite of these problems, this STP operates at organic matter, suspended solids and nitrogen removal efficiencies higher than 88%, 87% and 71%, respectively. Keywords: STP, active sludges, bulking, conductivity, filamentous organisms. 1. Introducción El proceso de fangos activos sigue siendo en la actualidad más usado para la depuración de las aguas residuales urbanas. De entre los numerosos desarrollos y avances que se han realizado a lo largo de los años existe todavía un campo de investigación importante como es el relativo a los factores que afectan a la separación de biomasa en las unidades de sedimentación. Esta separación sólido/líquido es crucial para completar el proceso de depuración, y en numerosas ocasiones se ha detectado que es la causa principal de fallos en la obtención de un efluente final de calidad. 2. La calidad del fango Con el fin de conseguir un funcionamiento óptimo del proceso de fangos activos, y por tanto, una buena gestión de la planta depuradora, es necesario realizar un control microscópico de los fangos, que se basa en la identificación y estructuración de la comunidad microbiana y, sobre todo, en la caracterización morfológica de los flóculos del fango activo. De estas características dependerán una serie de factores relacionados tanto con la actividad biológica que se desarrolle en el fango como con las propiedades de sedimentación y compactación presente durante la fase de clarificación. Se ha observado que el proceso biológico de depuración está constituido por comunidades muy variadas de microorganismos que compiten continuamente entre sí por el sustrato disponible y forman el denominado fango activo. Estas comunidades están constituidas mayoritariamente por bacterias (dispersas, formadoras de flóculos y filamentosas), pero también por especies de protozoos ciliados, amebas, hongos, nematodos, rotíferos y partículas orgánicas e inorgánicas [1].

2 En todos los fangos activos existen microorganismos filamentosos como parte importante de la comunidad bacteriana. Su ausencia puede dar lugar a flóculos pequeños y sin cohesión, que en el medio turbulento de las cubas de aireación se rompen, dando lugar a un efluente final turbio en el sedimentador secundario. Su presencia contribuye a dotar al fango de una mayor calidad en cuanto a sus características de decantación, siempre que su número esté dentro de unos límites. Se supone que estos organismos filamentosos forman una red o espina dorsal dentro del flóculo, que sustenta a los demás microorganismos, formándose así flóculos de mayor tamaño [1]. Para caracterizar de forma adecuada una muestra de un fango activo es importante realizar un estudio morfológico de los flóculos que lo componen atendiendo a su forma, tamaño, estructura, consistencia, existencia de crecimiento disperso y diversidad bacteriana. Además, es necesario completar este estudio mediante la identificación de las bacterias filamentosas que estructuran el flóculo observando, bajo contraste de fases, los caracteres morfológicos y estructurales relativos a su forma, tamaño, formación o no de colonias, presencia de ramificaciones, etc. A partir de tinciones específicas (Gram, Neisser, prueba de oxidación del azufre, PHB, etc.) se ponen de manifiesto determinadas características metabólicas y estructurales. Existen varios tipos de problemas de separación de sólidos según sea el estado de agregación de microorganismos y la proliferación de organismos filamentosos. Estos problemas pueden ser: crecimiento disperso, pin point floc, manto ascendente, formación de espumas y natas, siendo el más habitual en plantas de tratamiento el fenómeno conocido como bulking. La causa de que un fango activo presente bulking se debe a la excesiva proliferación de organismos filamentosos, que se disponen extendiéndose fuera de los flóculos, interfiriendo en la compactación y sedimentación del fango activado. Como consecuencia de este problema el índice volumétrico del fango (IVF) es alto y la concentración de fangos recirculados y en exceso es baja. En casos muy severos se producen pérdidas de fango con el efluente [2]. Para caracterizar un fango activo es necesario un estudio morfológico de los flóculos que lo componen e identificar sus bacterias filamentosas Dependiendo de cómo se desarrolle el crecimiento de los organismos filamentosos, se producen dos fallos importantes en la estructura del flóculo. Se habla de estructura flocular abierta o estructura en red. La estructura flocular abierta se presenta cuando los filamentos crecen mayoritariamente en el interior del flóculo, disgregando su estructura y dejando muchos huecos internos. Esta estructura se traducirá en valores del IVF mayores de ml/g. La estructura flocular en red se presenta cuando los filamentos crecen y se extienden desde la superficie del flóculo hacia el exterior, actuando a modo de barreras mecánicas, que mantienen a los flóculos separados impidiendo la correcta agregación flocular. Este fango también presenta IVF altos, por encima de ml/g. El tipo de interferencia en la compactación y sedimentación del flóculo depende del microorganismo filamentoso que la motiva [1]. La experiencia demuestra que son varios los factores que pueden afectar al metabolismo de los microorganismos responsables de la degradación de la materia orgánica contenida en las aguas residuales. Puede observarse una clara relación entre las propiedades de los flóculos y su capacidad para decantar con los parámetros operacionales de la planta (edad del fango, carga másica, razón de recirculación, oxígeno disuelto, purga de fangos, y concentración de sólidos volátiles en el licor mezcla) y con las propiedades del influente (conductividad, entrada de sustancias sépticas, ph, temperatura, carga orgánica, etc.). Es necesario mantener un control sobre los parámetros operacionales y sobre las propiedades del influente para evitar posibles problemas operacionales como puede ser el desarrollo de un bulking filamentoso [3, 4]. El objetivo de este trabajo es describir la naturaleza de los problemas de separación de sólidos del fango activo presentes en una EDAR municipal, que trata aguas residuales procedentes del núcleo urbano con una pequeña aportación de la industria agroalimentaria. Previamente, se analiza la operación de la EDAR citada (diseñada para habitantes equivalentes (eh), se identifican los principales problemas de operación encontrados y se proponen las acciones precisas para solucionarlos o minimizarlos. 3. Descripción de la EDAR municipal analizada La estación depuradora de aguas residuales estudiada, cuyo esquema se presenta en la Figura 1, está situada en Sada, un municipio costero de cercano a la ciudad de A Coruña. Está dimensionada para un caudal de 270 m 3 /h. Los principales datos de diseño se recogen en la Tabla 1. Esta planta consta de una etapa de pretratamiento y tratamiento primario, seguidas de un tratamiento se- 31

3 Figura 1. Esquema de la EDAR municipal de Sada (A Coruña). 32 cundario mediante un reactor biológico y un sedimentador y, finalmente, una unidad de deshidratación de fangos. Las características del agua residual a tratar son las de las correspondientes a aguas domésticas, con una pequeña aportación de la industria agroalimentaria. La carga contaminante está compuesta fundamentalmente por materia orgánica disuelta y sólidos en suspensión, así como las bacterias típicamente asociadas a aguas fecales. El ph tanto en el agua de entrada como de salida es neutro, con variaciones que oscilan entre 6,8 y 7,5. Son de destacar los valores altos de conductividad presentes en el agua a tratar, con oscilaciones que van desde los 1,8 a 5,0 ms/cm, valores no habituales en aguas residuales dulces, como consecuencia de la ubicación de los colectores y de la propia planta en la franja costera de la ría de Betanzos. El agua bruta llega a través de un colector de 600 mm de diámetro a la arqueta de recepción de la EDAR, en donde se ubica un pozo de gruesos de 2,0 x 1,35 m 2 en la planta con una altura trapezoidal de 0,85 m. Para la retirada de residuos se utiliza una cuchara bivalva tipo pluma de capacidad 250 l. La elevación del agua bruta se realiza mediante cinco bombas centrífugas sumergibles de 180 m 3 /h a 10,5 m.c.a, que permiten evacuar el caudal máximo que viene por el colector. La descarga del agua impulsada por cada bomba se realiza en la arqueta de cabeza del desbaste, donde se sitúa un vertedero de 2 m de longitud que limita el caudal de entrada a la planta a 270 m 3 /h Tratamiento primario Desde la arqueta de rotura de carga, el agua desemboca por gravedad en dos tamices rotativos. Un solo tamiz es capaz de tratar el caudal máximo de diseño, 270 m 3 /h, permaneciendo el otro como unidad de reserva. El tamiz rotativo consta de un tambor filtrante de 632 mm de diámetro y 900 mm de longitud (Tabla 1). El cuerpo del filtro lo forma una malla de 2,5 mm de tamaño de paso. El conjunto tambor-filtro está accionado mediante un grupo motorreductor acoplado sobre el eje del tambor filtrante. Los residuos extraídos por los tamices se vierten sobre una cinta transversal, común a los dos, que descarga directamente a un contenedor. Una vez eliminados los sólidos más gruesos, el tratamiento primario se completa mediante una unidad de desarenado/desengrasado provista de aireación. Esta unidad consta de un canal de 10 m de longitud dividido en dos, uno de 1,80 m de anchura que actúa como desarenador, y uno lateral de 0,70 m de anchura que actúa como desengrasador. Ambos canales se separan entre si por medio de un tabique de 0,20 m de espesor, que configura una zona de reposo en la superficie del canal desengrasador, donde que se recoge la grasa desemulsionada. Sobre la unidad de desarenadodesengrasado, se dispone de un puente móvil, el cual es soporte del bombeo de arenas depositadas en el canal desarenador y del sistema de rasquetas de superficie que retiran las grasas de la zona de reposo. La separación agua/arena se realiza con un sistema clasificador/lavador. La Tabla 1 indica los principales datos de estas unidades Tratamiento secundario Posteriormente, el agua se conduce a un reactor biológico de fangos activos, donde se producirá el tratamiento biológico mediante oxidación prolongada. Cada canal, de longitud 54 m, semiancho 5,5 m y

4 Tabla 1 Datos de diseño Población a servir hab. Equiv. Caudal de agua a tratar 4325 m 3 /d Caudal medio 180 m 3 /h Caudal máximo 720 m 3 /h DBO 5 media del agua bruta 347 mg/l DBO 5 máxima del agua bruta 521 mg/l DBO 5 en el efluente <20 mg/l Estabilidad del fango Sequedad del fango <24% Pozo de sólidos gruesos Volumen del pozo 2,50 m 3 Tiempo de retención 33 s Sistema de extración de residuos Cuchara bivalva Desbaste de sólidos finos Número de tamices 2 Unidades Tipo de tamiz Rotativo Paso de malla 2,5 mm Diámetro del tambor 632 mm Longitud del tambor 900 mm Descarga de sólidos Cinta transportadora Sistema de limpieza Automática Desarenador-Desengrasador Tipo de desarenador Longitudinal aireado Superficie zona desarenado 18 m 2 Superficie zona desengrasado 7 m 2 Dimensiones unitarias 54 x5,5 x 4,04 Sistema agitación Sumergido acelerador de corriente Tipo de difusores Membrana Necesidades medias de oxígeno 189 Kg/h Nº de soplantes 1 Soplante - 1 Turbocompresor Sistema de regulación Continuo por variación de frecuencia Recirculación Caudal a recircular 0,90. Q medio = 162 m 3 / h Capacidad del sistema de recirculación Q medio = 270 m 3 / h Concentración en balsas de activación 3,85 kg /m 3 Sistema de elevación Bombas sumergibles Nº de unidades 3 (1de reserva) Decantador secundario Tipo de decantador Circular Altura 3 m Superficie unitaria / Diámetro 283 / 19 m 2 Volumen unitario 349 m 3 Carga superficial a Q medio 0,64 m 3 / m 2 / h Tiempo de retención a Q medio 4,72 h Sistema extracción de flotantes Barredor superficial automático Destino Arqueta de lodos en exceso Espesador de fangos por flotación Concentración de entrada 7 kg / m 3 Caudal de alimentación 143 m 3 / d Diámetro / Altura 5 / 2,60 m Superficie de flotación 19,6 m 2 Volumen de agua 37,5 m 3 Carga superficial a Qmax 15 m 3 /m 2 /h Sistema de aireación Soplantes-Difusores Producción de arenas 300 g/m 3 Sistema de extracción final Clasificador lavador Extacción de grasas Rasquetas en puente Extracción y destino final Separador estático-contenedor Reactor Biológico Numero de balsas 2 Unidades Volumen adoptado 2783 m 3 / Unidad Sistema de tratamiento Canal de oxidación Carga DBO5 al tratamiento Kg/d Concentración prevista de SSLM 3,85 Kg/m 3 Carga másica proyectada 0,07 Kg DBO 5 /(Kg SSLM.d) Tiempo de retención a Qmedio 30,9 h Volumen de flotación 51 m 3 Concentración esperada de salida 30 kg / m 3 Tiempo de retención 4,2 h Acondicionamiento de fangos Reactivo Polielectrolito 0,5% Nº de cubas de dilución 1 Ud de 1000 l Deshidratación de fangos Tipo de máquina Filtro banda a presión Nº de unidades 2 Ud (1 de reserva) Ancho de banda 1 m Caudal de fangos a secar por día útil 5,83 m 3 / h Volumen de fangos secos 5,83 m 3 / d Sequedad de la torta > 24 % Extración de fango seco Por cinta transportadora a vertedero Tabla 1. Datos de diseño de la EDAR municipal de Sada (A Coruña). 33

5 34 4,04 m de altura útil tiene un volumen m 3 y se ha establecido una carga másica de diseño 0,07 kg DBO 5 /kg SSLM/d. El oxígeno necesario para la nitrificación, respiración endógena y oxidación de la DBO 5 se proporciona mediante un grupo motosoplante y un turbocompresor. Para la distribución y difusión de aire en las balsas se utilizan difusores elásticos de membrana. Las corrientes de salida de los canales de oxidación se juntan en una arqueta común, de dónde parte una tubería de fundición que va a parar al sedimentador, quedando así completo el tratamiento secundario. El sedimentador es una unidad circular de 19 m de diámetro, con un calado en el borde de 3 m, lo que proporciona un volumen total unitario de 849 m 3 y un tiempo de retención a caudal máximo de 3,14 h. Los fangos depositados en el fondo del sedimentador se conducen mediante unas rasquetas hacia un pozo central de concentración, del que se extraen hacia la arqueta de bombeo de fangos en recirculación y en exceso. Además, la unidad de sedimentación secundaria lleva incorporada un sistema de eliminación de flotantes compuesto por varios barredores superficiales que arrastran estas materias hacia una caja de espumas. Posteriormente, la mezcla agua y flotantes se conduce a la arqueta de bombeo de fangos en exceso. Los fangos producidos pueden ser reciclados en parte a las cubas de aireación (lodos recirculados), manteniendo así la concentración deseada de lodos activados en la cuba, o extraídos de la línea de agua (lodos en exceso) y enviados a la línea de fangos para su estabilización. El caudal de recirculación de lodos de retorno es función del caudal medio diario, de la concentración de SSLM a mantener en las cubas y del IVF. El efluente del decantador secundario, que compone el vertido final de agua depurada, se conduce a una arqueta de bombeo, desde la cual parte un emisario de 1,555 m de longitud y 300 mm de diámetro. Los rendimientos medios de eliminación de materia orgánica, sólidos en suspensión y nitrógeno son altos, superiores al 96%, 90% y 74%, respectivamente 3.3. Línea de fangos Los fangos extraídos en exceso se bombean hacia una unidad de espesamiento por flotación, donde se concentran en superficie mediante la ayuda del flujo ascendente de burbujas inyectadas. Los fangos espesados pasan al bombeo de fangos para posteriormente ser deshidratados en dos filtros banda, en los que se pretende obtener una sequedad para el fango del 24%. Para el acondicionamiento químico de los lodos biológicos se utiliza un polielectrólito que se suministra en forma de polvo y se diluye en una cuba hasta el 0,5%. Esta disolución de polielectrólito se inyecta en las tuberías de impulsión de lodos espesados para facilitar la deshidratación en el filtro banda. La descarga del agua de filtrado se envía a cabecera de la línea de agua. La descarga de la torta de fangos secos se realiza mediante una cinta transportadora hacia un contenedor para su posterior transporte a vertedero Instalaciones auxiliares Para albergar todas las dependencias se han construido varios edificios en la EDAR. Un edificio de control de m 2 alberga las dependencias de control, explotación y de personal. Un edificio de deshidratación de 180 m 2 adosado al edificio de control, alberga los equipos de deshidratación, bombeo de fangos y presurización de agua para la flotación, así como las adiciones de polielectrolito. Un edificio de transformación que alberga todos los elementos de alta tensión, el transformador y el cuadro de distribución de baja tensión. La edificación se completa con el edificio de soplantes ubicado bajo la plataforma, en donde se alojan los tamices rotativos de desbaste y las dos soplantes que suministran el aire necesario en el proceso de desarenado y desengrasado. 4. Operación de la EDAR 4.1. Análisis de los parámetros de operación de la planta El estudio de microorganismos filamentosos en el fango activo de la EDAR se realizó durante un período de 3 semanas comprendido entre los meses de junio y julio del Durante el mismo se recogieron datos de las condiciones de operación de la planta y de las principales características del agua residual (T, ph, SSLM, V30, IVF, SSFR, DBO 5, conductividad, etc.). Posteriormente se establecieron correlaciones entre el tipo de biomasa desarrollada en el reactor, las condiciones de operación y las características del agua residual. En la Tabla 2 se presenta un resumen de los principales parámetros que caracterizan el proceso. El influente a la planta depuradora presenta una concentración de materia orgánica variable a lo largo del año debido a la oscilación del número de habitantes en el municipio, que aumenta significativamente durante la temporada estival. En

6 Tabla 2 Día Q F (m 3 /d) Q W (m 3 /d) r 4,79 5,12 4,63 4,64 4,49 4,89 3,95 3,3 3,33 4,6 4,33 3,28 3,73 4,38 4,82 4,68 Balance materia orgánica S i (mg DBO 5 /l) S E (mg DBO 5 /l) DBO 5 elimin (%) V 30 (ml/l) IVF (ml/g) SSLM (mg/l) SSFR (mg/l) T ( C) 21,5 21,8 22, ,5 21, ,2 21,7 21,3 20,4 22,3 22,1 19,9 20,5 21,3 22,1 ph 7,2 7,4 7,2 7,3 7 6,9 7,5 6,9 7,2 7 6,8 7 6,9 6,8 6,8 6,8 7,3 tf(h) 41,64 41,51 4 1, ,86 40,9 41,12 31,05 26,4 25, ,9 28,69 29,33 38,82 39,05 41,25 F/M (d -1 ) 0,02 0,03 0,05 0,04 0,02 0,03 0,03 0,15 0,09 0,07 0,08 0,05 0,1 0,15 0,14 0,09 0,13 Cv (kg DBO 5 /m 3 /d) 0,14 0,11 0,16 0,14 0,1 0,17 0,11 0,52 0,29 0,2 0,19 0,13 0,22 0,33 0,26 0,19 0,31 0c(d) 30,63 22,07 20,29 34,1 28,71 21,07 16,51 19,5 18,36 15,99 14,48 14,54 16,88 18,03 14,6 15,35 Conductividad (ms/cm) 2,3 3,48 3,6 4,49 3,9 1,83 1,94 1,96 2 2,77 3,2 3,86 4,26 3,06 3,23 3,32 1,92 Decantador secundario V up (m 3 /m 2 /h) 2,7 2,86 2,63 2,68 2,61 2,78 3,09 3,16 3,23 2,72 2,66 2,89 3,13 2,69 2,67 2,67 CSA (Kg/m 2 /d) 15,63 11,78 8,78 17,07 14,87 11,53 10,56 9,89 8,94 6,53 6,46 6,3 6,66 5,13 6 6,46 Tabla 2. Balances de materia en la EDAR municipal de Sada durante el periodo estudiado. general, la carga orgánica de entrada a la planta es media/baja debido a la dilución que presenta por la no separación de las aguas pluviales. En la Tabla 3 puede observarse que los rendimientos medios de eliminación de materia orgánica, sólidos en suspensión y de nitrógeno son altos, superiores al 96%, 90% y 74%, respectivamente. La carga másica, junto con la edad del fango, son dos parámetros que deben estar especialmente controlados durante la explotación de una EDAR. La carga másica se define como la relación existente entre la masa de materia orgánica que entra en el reactor por unidad de tiempo, y la masa de microorganismos existentes en el mismo. Se expresa en kg DBO 5 por día y kg SSLM presentes en la cuba. Los principales parámetros del proceso (rendimiento, concentración de sólidos en el reactor, etc.), están relacionados directamente con la carga másica. En esta unidad de fangos activos se opera a valores muy bajos de carga másica, por debajo de 0,1 kg DBO 5 /kg SSLM/d e intervalos de aireación largos, consiguiendo de esta manera rendimientos de operación superiores al 96% (Tabla 3). En la Figura 2 se presenta la evolución de la relación F/M aplicada durante el período estudiado. Para conseguir los rendimientos deseados, es fundamental mantener una carga másica determinada, controlando la concentración de sólidos en suspensión en el licor de mezcla (SSLM). Durante los primeros días de estudio, se observa que la carga másica es muy baja debido a la alta concentración de sólidos en el reactor y bajo aporte de carga orgánica de entrada al sistema (Figura 2). Debido a los aumentos puntuales de caudal que se producen en la planta a consecuencia de las lluvias y a la posible infiltración de agua de mar durante las mareas altas, se produce una pérdida de sólidos con el efluente (Figura 2), y la capacidad de sedimentación de los flóculos disminuye debido a la disgregación flocular que presenta su estructura. Este hecho desencadena un aumento de la carga másica del sistema. Se observa también un incremento 35

7 El principal problema detectado en la planta durante el estudio es la baja capacidad de sedimentación que presentan los fangos activos Figura 2. Relación entre la concentración de sólidos en el licor mezcla (SSLM) y la carga másica aplicada. puntual en la carga másica cuando la concentración de materia orgánica en el influente es mayor, como sucede cuando se produce el vaciado de fosas sépticas de domicilios particulares. La edad del fango se expresa como la relación entre la masa de fangos existentes en la cuba y la masa de fangos en exceso extraídos por unidad de tiempo. Por lo general, esta EDAR trabaja con edades de fango comprendidas entre días. Durante los primeros días de estudio, se aprecia que la edad del fango es alta, disminuyendo progresivamente hasta estabilizarse en torno a días. Esta estabilización se debe a la pérdida de sólidos provocada por un aumento puntual del caudal. En la Figura 3 puede observarse una relación inversamente proporcional entre la edad de los lodos y la carga másica del sistema Principales problemas de operación detectados El principal problema detectado en la planta durante el estudio es la baja capacidad de sedimentación que presentan los fangos activos, debido a la excesiva proliferación de organismos filamentosos que ocasionan problemas de flotación o bulking. Puede observarse que las propiedades de los flóculos y su capacidad para decantar están relacionadas con el desarrollo de ciertos organismos filamentosos y, a su vez, con los parámetros operacionales de la planta y las propiedades del influente. El influente tratado tiene una alta conductividad, en torno a 1,8 y 4,5 ms/cm, siendo un factor importante en la decantación de la biomasa. Este aumento de conductividad se debe a la entrada de agua de mar en la red de saneamiento como consecuencia de los ascensos de las mareas. En la Figura 4 se refleja este aumento de conductividad a lo largo del estudio, que tiene un efecto inmediato sobre la biomasa. Así, se observa un rápido descenso de la diversidad bacteriana que habita en los fangos y que son responsables de gran parte del proceso de degradación de la materia orgánica. Parte de esta comunidad se presenta muerta, resistiendo únicamente los más tolerantes, como es el caso de rotíferos, ciliados libres y pequeños zooflagelados. La Figura 4 refleja además los valores del volumen ocupado por los sólidos en suspensión procedentes del tanque de aireación después de una sedimentación durante 30 minutos en un cilindro graduado de ml (V30). Puede observarse Tabla 3 Nº DE MUESTRAS (23) ENTRADA SALIDA RENDIMIENTO PARÁMETRO Valor máx Valor min Valor med Valor máx Valor min Valor med Min Máx Med DBO 5 (mg/l) ,47 97,78 96,17 DQO (mg/l) ,56 48,56 87,99 97,02 92,1 SST (mg/l) , ,14 90,28 90,26 NTK (mg/l) 63,5 27,5 45, ,62 71,65 92,73 74,39 36 Tabla 3. Rendimientos de operación obtenidos en la EDAR municipal de Sada durante el estudio.

8 Para mantener la edad de los lodos entre unos valores adecuados y obtener buenos rendimientos de operación es necesario actuar sobre la purga de fangos en exceso Figura 3. Relación entre la edad de los lodos y la carga másica del sistema. Figura 4. Variación del volumen de sedimentación obtenido con respecto a la conductividad del agua tratada. que los valores de V30 aumentan en el momento que la conductividad asciende, oscilando entre ml/l. En relación a la estructura flocular, el aumento de conductividad provoca disgregación flocular en los flóculos del fango activo. La estructura del flóculo se rompe, perdiendo su firmeza y presentando muchos huecos vacíos en su interior, por lo que disminuye su densidad y, por tanto, su capacidad de sedimentación, tal y como indican los valores de V30. Se aprecia que a medida que la densidad del flóculo desciende, el manto de fangos en el sedimentador asciende, produciéndose una pérdida de fango con el efluente que se traduce en un descenso de sólidos en el fango de recirculación (SSFR) y en el licor mezcla (SSLM). Como consecuencia de esta pérdida de sólidos, se producen desajustes en el sistema que se traducen en un aumento de la carga másica y disminución de la edad del fango. Como consecuencia de la disgregación flocular que presentan los fangos, puede apreciarse la formación de natas de aspecto viscoso y de color marrón en los canales de oxidación. Estas natas incrementan su volumen en momentos en los que la conductividad es mayor porque la estructura de los fangos presenta mayor disgregación. Durante la fase de aireación del fango activo, las burbujas de aire se introducen en los huecos vacíos que presentan los flóculos con estructura disgregada, haciendo que asciendan a la superficie y arrastrando partículas y pequeños flóculos que forman una capa de color marrón en la superficie. Otro problema detectado en la planta es la variabilidad del caudal de entrada al sistema que aumenta de manera puntual debido a las lluvias y con la entrada de agua de mar. Como consecuencia de este aumento de caudal, se produce una pérdida de sólidos en el decantador secundario que se traduce en una disminución de la edad del fango y un aumento de la carga másica del sistema. Realizando el ensayo de V30 diariamente puede observarse un descenso de la biomasa (SSLM) debido al aumento de caudal. La carga contaminante que entra al sistema está compuesta fundamentalmente por materia orgánica, sólidos en suspensión y microorganismos presentes en aguas fecales. En momentos puntuales, se produce alternancia de la carga contaminante debido al vaciado de fosas sépti- 37

9 38 cas de domicilios particulares que se realiza directamente en la EDAR. Estos aumentos bruscos de carga orgánica, se traducen también en ascensos bruscos de carga másica. Para mantener la edad de los lodos entre unos valores adecuados y obtener buenos rendimientos de operación es necesario actuar sobre la purga de fangos en exceso. El caudal de purga en la EDAR está condicionado a las horas de funcionamiento de los filtros banda, siendo insuficientes éstas para eliminar la producción neta de SSVLM. Debido a esto, la edad de los lodos es alta, favoreciendo la excesiva proliferación de ciertos organismos filamentosos y ocasionando problemas de sedimentación en el fango activo Acciones correctoras Tras lo expuesto anteriormente, puede observarse que las condiciones de operación de la planta y las características del influente a tratar distan de ser las más adecuadas para la óptima operación del proceso de fangos activos. Aunque mediante la recirculación y la purga de fangos se pretende mantener constante la cantidad de biomasa en el reactor y con ello la carga másica y edad de los fangos en el sistema, en la práctica esto resulta muy difícil debido a la pérdida de sólidos que se produce en el sedimentador a consecuencia de los aumentos puntuales de caudal y los bruscos ascensos de conductividad mencionados. Por ello los valores de carga másica y edad de los lodos resultan afectados. Con el objeto de minimizar este problema, durante los días en los que la conductividad es alta se procede a incrementar los intervalos de aireación para aumentar los niveles de oxígeno disuelto. Con esta medida se evita que el fango rompa su estructura debido a la alta concentración de sales. Esta medida también se toma cuando se producen excesivos vaciados de fosas sépticas en la EDAR, lo que provoca aumentos significativos en el nivel de materia orgánica. Sin embargo, la solución final del problema derivado de la infiltración de agua de mar sólo se puede conseguir mediante la aplicación de medidas que reduzcan este aporte, ya sea mediante un mejor mantenimiento del sistema de colectores o bien implementando un sistema separativo de aguas pluviales y residuales que asegurase que las aguas residuales llegasen a la planta de tratamiento sin aportes externos de aguas de lluvia, infiltraciones de mar, etc. Mantener el sistema de colectores o implantar un sistema separativo de aguas pluviales y residuales son soluciones al problema de la infiltración de agua de mar 5. Conclusiones El proceso en la EDAR municipal de Sada consigue rendimientos de eliminación de DBO, DQO, sólidos en suspensión y nitrógeno total por encima del 96%, 88%, 87% y 71%, respectivamente. Sin embargo existen alteraciones importantes como consecuencia fundamentalmente de la presencia de agua de mar, que se incorpora al sistema en los momentos de marea alta. Así, la conductividad determinada en los tanques de aireación oscila entre 1,8 y 4,5 ms/cm, valores muy por encima de los referidos a las aguas residuales urbanas comunes. Estos incrementos de la salinidad, además de impedir el desarrollo de una comunidad bacteriana estable que compita por la materia orgánica, debilitan la estructura flocular del fango activo, disminuyendo su densidad y por tanto su velocidad de sedimentación. 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. Los desequilibrios que se producen entre la carga orgánica de entrada y la concentración e microorganismos en el tanque de aireación conducen a una mayor variabilidad de la carga másica aplicada en el reactor biológico (entre 0,02 y 0,15 kg DBO 5 /kg SSLM/d). Durante el estudio se observan ascensos bruscos en momentos puntuales, debido al aumento de carga orgánica procedente de los vaciados en planta de fosas sépticas. Además, la edad de los lodos también se modifica debido a la pérdida de sólidos que se produce en el sedimentador, como consecuencia de la deficiente estructura flocular. Durante los días estudiados, el tiempo de residencia celular varió entre 14 y 30 días. Un mantenimiento adecuado de las condiciones óptimas de operación, minimizando la entrada de agua salobre en las conducciones de saneamiento permitiría mantener el sistema estable con los altos porcentajes de depuración anteriormente mencionados. 6. Bibliografía [1] Emasesa (1997). Microorganismos filamentosos en el Fango Activo. Publicación de la Empresa Municipal de Abastecimiento y Saneamiento de Aguas de Sevilla, S.A. Ed. Emasesa, Sevilla. [2] Jenkins, D.; Richard, M.; Daigger, G.T. (1993). Manual on the Causes and Control of Activated Sludge Bulking and Foaming (2nd Edition). Lewia Publisher, inc. Chelsea. Michiga. [3] Richard, M. (1989). Activated Sludge Microbiology. The Water Pollution Control Federation. Ed. Alexandria, Virginia. [4] Serviour, R.J.; Blackall, L.L. (1999). The Microbiology of Activated Sludge. Ed. Kluwer Academic, London.