Las entrañas de un reactor biológico

17 05 2009

Como ya comenté hace algún tiempo en el post de cómo funcionaba la depuradora, unos de los procesos que sigue el agua residual en su camino de depuración es la eliminación de materia orgánica en un reactor biológico.

Dicha eliminación se hace en presencia de oxígeno, que en su forma barata lo sacamos del aire. El funcionamiento de un reactor biológico, de una manera sencilla, consiste en hacer entrar el agua residual que ya ha pasado una primera decantación a una especie de depósito o cuba. En este depósito se le hace recorrer un camino hasta su salida del reactor. Una analogía sería como una casa y sus paredes, se hace entrar el agua por la puerta principal y se le hace recorrer una serie de habitaciones hasta que sale.

En según que fases del camino (habitaciones) se alterna la inyección de oxígeno mediante aire, eliminando o favoreciendo la formación de algunos productos de la reacción.

En el post anterior hablaba que la inyección de aire se hacía con una parrilla de “rovellones” ubicada en el fondo del reactor, a esto se le llama una parrilla de difusores. Son como una especie de membrana que hace que se formen microburbujas de aire. De esta manera se aumenta la superficie de contacto del oxígeno contenido en el aire con la materia orgánica en suspensión que está dentro del reactor.

Hace poco tuve la oportunidad de ver el vaciado de un reactor biológico para una operación de limpieza de difusores.

biol  001

Los difusores son esa especie de setas que están dispuestas en línea y en paralelo. Al conjunto se le llama parrilla de difusores. En la fotografía también se pueden los compartimentos del reactor, es decir, las diferentes zonas.

biol  002

En esta foto se puede ver a un operario efectuando las operaciones de limpieza de los difusores. Los que se ven completamente negros estaban cubiertos por una película viscosa de fango que impedía la salida de aire y, por tanto, el correcto funcionamiento del reactor biológico al no haber transferencia de oxígeno.

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Electricidad residual

14 07 2008

Hace un tiempo me pasaron un artículo de períodico que estaba muy interesante. Explicaba que a partir de las aguas residuales de las depuradoras se podía generar electricidad. Cómo? Mediante una biopila.

Las biopilas son parecidas a las pilas de hidrógeno de los coches, pero en este caso son microbianas. La biopila consiste en dos electrodos (un ánodo y un cátodo) y una fina capa de bacterias que crece en ellos. La bacteria hace el trabajo de catalizador.

Lo novedoso es que un equipo de investigadores ha conseguido observar la transferencia de electrones entre las bacterias y los electrodos. Con esto se demuestra que un determinado tipo de bacterias generan electricidad por unas proteínas de su superficie celular.

En Francia se estan haciendo pruebas en una depuradora, se podría decir que el agua de entrada a una depuradora tiene el alimento para que las bacterias coman y generen electricidad. De estas pruebas se verá su posible adaptación industrial.

Se estima que con la energía intrínseca de las aguas residuales se podría generar hasta diez veces la electricidad que se necesita para hacer funcionar todos los equipos que depuran esa agua.

Por tanto, estamos ante una posible salida para unas aguas que finalmente se depuran y se vierten al mar. Con el desarrollo de las biopilas se podría aprovechar más aún residuo que actualmente no tiene mayor función que aprovecharse para riego o reutilizarse en torres de refrigeración.

Fuente: El País





Funcionamiento de una depuradora

14 03 2007
Kike, uno de mis lectores y de los pocos que se DIGNAN a comentar en el blog, me pedía hace poco que le explicara como funciona una depuradora o EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales) y como se hacía para captar el agua. Para ello vamos a ir al origen del problema: NOSOTROS.
Al utilizar el agua, ya sea para cocinar o lavarnos, ésta luego se va a la cloaca para su posterior tratamiento antes de ser vertida al mar. Entre medio de este proceso se encuentran las EDARs, que no son más que una especie de fábricas que “limpian” el agua de la porquería que nosotros le añadimos (aceites, grasas, detergentes, caquitas, papeles, trapos, etc.) para poder luego ser vertida al mar o ser utilizada para regar los campos de las comunidades de payeses. Una cosa que os tiene que quedar muy clara es que el agua que sale de una depuradora NO ES POTABLE.

Y cómo llega el agua hasta la depuradora?
Pues en las ciudades y pueblos, normalmente si están urbanizados, las viviendas estan conectadas a la red de cloacas, por cada calle pasa una cloaca que a su vez conecta con otra principal, que se le puede llamar colector. Viene a ser como el río Ebro (colector principal) al que llegan diferentes afluentes como el Segre (cloacas de las calles). Todos los colectores de una ciudad se unen en uno solo (imaginaos el tamaño de la tubería!) y este constituye la tubería de entrada de la depuradora.


Esquema de funcionamiento
Básicamente una depuradora tiene dos líneas, la línea de agua (que es la que todos conocemos), y la línea de fangos (la menos conocida y la más problemática, porque de la mierda que se saca del agua, algo hay que hacer con ella). En lo referente a la línea de agua se hacen los tratamientos siguientes:
· Pretratamientos. Lo que hacen es preparar el agua para poder ser tratada en la depuradora. Para ello se hace un desbaste previo al agua mediante unas rejas gruesas y finas que retienen cuerpos voluminosos (trapos, maderas, corchos, etc.). Después se hace un desengrasado y desarenado del agua mediante unos sopladores de aire que permiten recoger la arena y las grasas.

Desbaste

Desarenado-desengrasado

· Tratamiento primario. Se hace una eliminación de materia suspendida (es como si se filtrara el agua, se elimina la porqueria que se ve). Para ayudar a la eliminación de la matéria suspendida se realiza un tratamiento físico-químico al agua pretratada. Este consiste en añadir un coagulante y un floculante para facilitar que las particulas de mierda se junten y se compacten para formar partículas más grandes. Después de este tratamiento el agua pasa a un decantador primario, que es como un cono invertido muy grande donde el agua con las partículas de mierda engrandecidas entra, y es aquí donde estas partículas de mierda caen por su propio peso al fondo del decantador, estás particulas se llaman fangos primarios. De esta manera se separa el agua del fango primario.

Decantación primaria

· Tratamiento secundario. Se hace una eliminación de materia orgánica (se elimina la porqueria que no se ve). Para ello se dispone de un reactor biológico que opera en condiciones aerobias (en presencia de oxígeno). Esto que parece una palabrota es un tanque que en el fondo tiene una especie de rovellones con agujeros (miles de ellos) por donde inyectan aire al agua. De esta manera se oxida la materia orgánica biodegradable (la que se puede oxidar) en presencia de bacterias (que más adelante diré para que sirven). Seguidamente del reactor biológico hay un decantador secundario que hace la misma función que el primario, lo que aquí los fangos se llaman fangos secundarios y parte de ellos se recirculan al reactor para proporcionar el cultivo bacteriano que acelerará la oxidación de la materia orgánica. Los fangos secundarios no recirculados también se espesan, al igual que los fangos primarios.

Reactor biológico

· Desinfección. El agua se condiciona para poder ser vertida al mar o usarla para regadío. Para ello el agua que sale del decantador secundario pasa por un canal de cloración donde se le añaden dosis de cloro con la finalidad de desinfectar el agua y eliminar patógenos y bacterias.

En lo referente a la línea de fangos se hacen los siguientes tratamientos:
· Espesamiento. Se trata de concentrar los fangos producidos para que ocupen menor volumen. Para ello se disponen de dos espesadores, uno para los fangos primarios que vienen del decantador primario y otro para los fangos secundarios que vienen del decantador secundario.
· Digestión. Al fango se le hace una fermentación controlada para eliminar materia orgánica y patógenos, y producir biogás. El fango que sale de los espesadores se hace entrar en unos digestores. Estos son unos recipientes cerrados que operan en condiciones anaerobias (sin presencia de oxígeno). En ellos se hace entrar al fango a cierta temperatura para producir una serie de reacciones bioquímicas que producen biogás (una mezcla de metano y CO2). Este biogás se guarda en un recipiente denominado gasómetro. El mismo biogás se quema en una caldera para generar vapor que se utiliza para calentar el fango que entra a los digestores. El biogás sobrante se quema en una antorcha.

Digestor anaerobio

· Deshidratación. Que viene a ser un prensado del fango para extraerle toda el agua posible. Los fangos líquidos que salen del digestor se deshidratan en un filtro prensa, aquí se trata de quitar el máximo de agua posible al fango.

Filtro prensa

Curiosidades
· En algunas depuradoras el fango deshidratado se mezcla con corteza de arbol para hacer compost para jardineria. El fango no utilizado para esto se utiliza en agricultura como abono (si cumple con los requisitos) o se lleva a un vertedero (si no cumple con los requisitos).
· Actualmente se tiende a que el biogás sobrante de la digestión se utilice como combustible para un motor de cogeneración acoplado a un alternador, el cual permite generar electricidad para autoabastecer a la planta.
· Ya que toda esta agua que se depura gran parte va a parar al mar, y es como si tiráramos un recurso valioso, ya que estamos en períodos de sequía; se estudia la posibilidad de reutilizar esta agua para la industria (como agua para sus procesos o como agua para torres de refrigeración). Pero existe gran confrontación con la sanidad sobretodo en temas como la Legionella, cosa que hace que estas medidas no acaben de aplicarse y se queden encerradas en un cajón.
· Como cuando llueve mucho la depuradora no puede abosorber todo el cabal que le llega, debido a sus condiciones de diseño, en algunas ciudades se construyen los denominados depósitos anti inundaciones o anti-DSU. Estos depósitos permiten acumular agua en ellos para irla liberando poco a poco a la depuradora y así tratar el agua que antes no se trataba.

Antiguamente, en la Edad Media, las casas desaguaban a unos pozos subterráneos y más tarde a unas letrinas. Cuando estas se llenaban, el contenido se utilizaba como fertilizante para la agricultura o simplemente se vertía en los cursos de agua.
Ya en el siglo XX, las ciudades eran conscientes de la necesidad de depuración y se empezó a introducir la fosa séptica como sistema de tratamiento doméstico. Para instalaciones públicas se empezaron a utilizar filtros por goteo y más tarde procesos de lodos activados (reactores biológicos).

Espero que os haya sido de provecho la información, y si teneis alguna duda solo teneis que preguntar!