El proceso de lodos activados es un proceso para tratar las aguas residuales y los residuos comúnmente conocidos como efluentes utilizando bacterias (para degradar los orgánicos biodegradables) y aire (oxígeno para la respiración).
Los lodos activados se refieren a una mezcla de microorganismos y sólidos en suspensión. El cultivo bacteriano se realiza en el proceso de tratamiento para descomponer la materia orgánica en dióxido de carbono, agua y otros compuestos inorgánicos. El proceso típico de lodos activados tiene los siguientes componentes básicos:
1) Clarificador primario para separar los sólidos transportados junto con las aguas residuales/afluentes
2) Un reactor en el que los microorganismos se mantienen en suspensión, aireados y en contacto con los residuos que están tratando
3) separación líquido-sólido; y
4) un sistema de reciclaje de lodos para devolver los lodos activados al inicio del proceso.
Hay muchas variantes de procesos de lodos activados, incluyendo variaciones en el método de aireación y la forma en que los lodos se devuelven al proceso.
El proceso de lodos activados ofrece una eliminación eficiente de la DBO, la DQO y los nutrientes cuando se diseña profesionalmente y se opera adecuadamente. El proceso en sí tiene flexibilidad y se pueden realizar numerosas modificaciones para satisfacer requisitos específicos (por ejemplo, para la eliminación de nitrógeno).
Es una compleja mezcla de microbiología y bioquímica en la que participan muchos tipos diferentes de microbios. En la planta de lodos activados (ASP) las bacterias segregan sustancias pegajosas que recubren las diminutas partículas que llevan las aguas residuales. Las partículas se adhieren entre sí para formar flóculos de material gelatinoso, creando un soporte sobre el que existen los microbios. Este es el lodo activado de color marrón chocolate. Los lodos activados se airean para disolver el oxígeno, lo que permite que la materia orgánica (DBO) sea utilizada por las bacterias. La materia orgánica, o el alimento, se adhiere al lodo activado. El oxígeno disuelto en el agua permite a las bacterias utilizar el alimento (DBO) y también cambiar el amoníaco en nitrato. El tanque debe ser lo suficientemente grande como para permitir un tiempo de contacto suficiente (tiempo de retención) entre las aguas residuales y los lodos activados para que se produzcan todos los cambios químicos.
Los lodos activados de retorno (RAS)
Cuando los lodos activados llegan al final del proceso siguen siendo una biomasa altamente activa pero ahora están mezclados con el efluente purificado. Se transfiere a tanques de sedimentación (clarificadores secundarios) para permitir la separación del efluente purificado que puede ser descargado al río o a alguna forma de tratamiento terciario. La biomasa sedimentada, llamada lodo activado de retorno (RAS), se devuelve al principio del proceso de aireación donde absorberá las aguas residuales frescas para iniciar el proceso de nuevo. Esto permite que el proceso funcione como un ciclo continuo.
Los lodos activados sobrantes (SAS)
Como la mezcla de RAS con las aguas residuales frescas producirá un crecimiento gradual en los lodos activados presentes es necesario desperdiciar una cierta cantidad cada día. Este excedente de lodo activado (SAS) se desperdicia retirando continuamente parte del RAS para su eliminación.
A continuación se presenta un diagrama de flujo típico que muestra todos los componentes del proceso de lodo activado
Métodos de aireación:
Aeración difusa: El licor de las aguas residuales se introduce en tanques profundos con sistemas de aireación por rejillas difusoras que se fijan al suelo. El aire se bombea a través de los bloques y la cortina de burbujas que se forma oxigena el licor y también proporciona la acción de mezcla necesaria. Cuando la capacidad es limitada o las aguas residuales son inusualmente fuertes o difíciles de tratar, puede utilizarse oxígeno en lugar de aire. Normalmente, el aire se genera mediante algún tipo de soplador o compresor.
Aireadores de superficie: Tubos montados verticalmente de hasta 1 metro de diámetro que se extienden desde justo por encima de la base de un tanque profundo de hormigón hasta justo por debajo de la superficie del licor de las aguas residuales. Un pozo típico puede tener 10 metros de altura. En el extremo de la superficie, el tubo está formado por un cono con paletas helicoidales fijadas a la superficie interior. Cuando el tubo gira, las paletas hacen girar el licor hacia arriba y fuera de los conos, extrayendo nuevo licor residual de la base del tanque. En muchas obras, cada cono está situado en una celda separada que puede aislarse del resto de celdas si es necesario para su mantenimiento. Algunas obras pueden tener dos conos por celda y algunas obras grandes pueden tener 4 conos por celda.
Las consideraciones generales incluyen: las características de las aguas residuales, las condiciones ambientales locales (incluida la temperatura), la posible presencia de sustancias tóxicas u otras sustancias inhibidoras (el proceso recibirá efluentes industriales o residuos sépticos, por ejemplo), los requisitos de transferencia de oxígeno y la cinética de la reacción (el tiempo de detención en el sistema, relacionado con la calidad y la cantidad de las aguas residuales recibidas, los requisitos de los efluentes, los requisitos de tratamiento de los lodos y otros factores enumerados anteriormente).