Determinación de la transferencia de oxígeno en el proceso de lodos activados a escala piloto

Abstract

El sistema de tratamiento de Lodos Activados, es un proceso aerobio, es decir, se desarrolla en presencia de oxígeno, necesario para que los microorganismos puedan llevar a cabo el proceso de degradación de la materia orgánica presente en las aguas residuales. La evaluación de la transferencia de oxígeno por aireación mecánica y su influencia en el comportamiento del sistema de Lodos Activados a escala piloto ubicado en la Planta Experimental de Tratamiento de Aguas (PETA), se basa en determinar la eficiencia de los dispositivos de aireación para su comercialización. El sistema de aireación evaluado está formado por dos aireadores mecánicos tipo subsuperficial (FlushAir) de potencia nominal 0,50 y 0,75 HP respectivamente. En total se evaluaron cuatro sistemas de aireación, que se definen a partir de la modalidad de operación: alterna, independiente y en paralelo. La evaluación se realizó por el método de saturación, desoxigenación química y reoxigenación, sugerido por Eckenfelder y Ford, 1970. Esta evaluación se dividió en tres fases, de acuerdo a las características del líquido dentro del reactor; en la fase 1 (agua limpia) se analizó el desempeño de los aireadores bajo condiciones estándar (20ºC, 1atm, OD = 0mg/L), en la segunda fase se analizo el efecto de las aguas residuales sobre la transferencia de oxígeno en el funcionamiento de los sistemas de aireación.Al finalizar ambas fases se procedió a la selección del sistema que operó en la fase 3, siendo el sistema D (0,50 – 0,75 HP) de operación alterna, donde se analizó la incidencia de los microorganismos presentes en el licor de mezcla sobre la velocidad de transferencia de oxígeno, así como determinar si el sistema de aireación cumple con los niveles de oxígeno disuelto requeridos por estos microorganismos para llevar a cabo la degradación de la materia orgánica. La tasa de transferencia que relaciona el flujo másico transferido de oxígeno con la potencia real y nominal del dispositivo de aireación, es el parámetro que define su eficiencia, en las dos primeras fases el sistema seleccionado reportó valores de 0,54 y 0,39 Kg O2/HP.h respectivamente, los cuales se encuentran dentro del rango teórico para este tipo de aireador. En la fase 3, la eficiencia del sistema de aireación se determinó a través de la cantidad de oxígeno requerido por los microorganismos dentro del sistema, el cual depende de la Demanda Bioquímica de Oxígeno en el afluente y el efluente, siendo el flujo másico de oxígeno requerido de 0,03 Kg/h, y el flujo másico de oxígeno en exceso suministrado por el sistema de aireación de 0,12 Kg/h. El factor de corrección alfa, que representa la relación entre los valores del coeficiente global estándar de transferencia de oxígeno de las aguas residuales y no contaminadas, reporto un valor promedio de 0,76, estando dentro del rango teórico (0,75 – 0,85) establecido para las aguas residuales de origen municipal. El factor de corrección beta que relaciona la concentración de saturación de oxígeno de las aguas residuales y no contaminadas, presentó un valor de 0,87 para las aguas residuales, estando por debajo del valor teórico de 0,95. Entre los factores que afectan la transferencia de oxígeno se tiene la agitación del sistema, la cual está directamente relacionada con la potencia del dispositivo de aireación; en la fase 1 el flujo másico de oxígeno transferido aumentó su valor a medida que la potencia del sistema era mayor. Las características del líquido dentro del reactor fueron diferentes en las tres fases, el flujo másico de transferencia de oxígeno obtenido en la fase 1 es mayor al de la fase 2, esto se debe a la presencia de materiales tensoactivos que aumentan la tensión superficial del líquido disminuyendo la velocidad de transferencia.