Introducción:
Un tratamiento efectivo de los residuos es crucial para mantener un ambiente limpio y sostenible. Entre los diversos métodos disponibles, los procesos de tratamiento biológico han surgido como soluciones confiables y respetuosas con el medio ambiente. Al aprovechar el poder de los microorganismos, estos procesos facilitan la descomposición tanto de compuestos orgánicos como inorgánicos.
Tratamiento biológico:
Los procesos biológicos involucran reacciones químicas llevadas a cabo por microorganismos. Estos microorganismos absorben un compuesto dentro de su célula, lo descomponen con la ayuda de enzimas o excretan enzimas para su descomposición fuera de la célula. El uso más común de los procesos biológicos en el tratamiento de residuos es la descomposición de compuestos orgánicos. Estos microorganismos descomponen tanto compuestos orgánicos como inorgánicos.
Diferentes procesos biológicos utilizados para el tratamiento de residuos son el fango activado, lagunas aireadas, digestión anaeróbica, compostaje, tratamiento con enzimas, filtro percolador y lagunas de estabilización de residuos.
Estos procesos se consideran confiables y respetuosos con el medio ambiente. Por lo general, no se requieren aditivos químicos y los gastos operativos son relativamente bajos. Por lo tanto, se espera que los métodos de tratamiento biológico desempeñen un papel importante en el futuro de las instalaciones de tratamiento de residuos.
Fango activado:
El fango activado es el tratamiento más utilizado en los procesos biológicos de tratamiento de residuos. El proceso utiliza microorganismos para descomponer compuestos orgánicos en corrientes de desechos acuosos. Estos microorganismos se mezclan completamente con los compuestos orgánicos. Los microorganismos llevan los compuestos orgánicos al interior de la célula, a través de la membrana celular, hacia el citoplasma, donde las enzimas descomponen estos compuestos orgánicos en fragmentos más pequeños mediante diferentes reacciones. Los microorganismos obtienen energía y material celular a partir de estas reacciones. También adsorben materia coloidal, sólidos suspendidos y metales en su superficie celular.
Existen ciertos factores de control para una descomposición eficiente:
- Extensión de la mezcla.
- Cantidad de oxígeno disuelto.
- Concentración de metales tóxicos.
- Tipo y concentración de compuestos orgánicos.
- Entre los diversos compuestos orgánicos que pueden descomponerse con éxito mediante el proceso de fango activado se incluyen proteínas, polisacáridos, grasas, aceites, aldehídos, alquenos, compuestos aromáticos, hidrocarburos halogenados e isoalquenos.
Las ventajas de este proceso radican en el hecho de que, por lo general, el sistema no requiere productos químicos, lo que lo convierte en un proceso de degradación respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, este proceso tiene limitaciones y no puede manejar mezclas líquidas espesas, alquitranes o una alta concentración de sólidos suspendidos. De hecho, este proceso se ha utilizado ampliamente para tratar corrientes de desechos de las industrias del hierro y el acero, pulpa y papel, refinación de petróleo, fabricación de productos químicos orgánicos e industrias farmacéuticas.
Lagunas aireadas:
Las lagunas aireadas son similares al proceso de fango activado, pero se diferencian en que el lodo biológico no se recicla. Una laguna aireada es una cuenca de tierra revestida para hacerla impermeable y se airea artificialmente. Las lagunas aireadas suelen requerir menos energía que los procesos de fango activado y, como no se necesitan sistemas de reciclaje, se requiere más terreno.
La laguna aireada se alimenta con corrientes de desechos que contienen menos del 1 por ciento de sólidos para evitar la sedimentación de algunos de estos sólidos. Por lo tanto, las eficiencias de eliminación no son tan altas como las del proceso de fango activado. El tiempo de residencia de una laguna aireada es mayor que el del proceso de fango activado.
Este proceso se ha utilizado en corrientes de desechos de la industria petroquímica, textil, pulpa y papel, curtiduría, goma, procesamiento de madera y algunas otras industrias.
Compostaje:
El compostaje utiliza la digestión aeróbica por microorganismos en el suelo para descomponer compuestos orgánicos. Esta tarea se puede realizar apilando los desechos en el suelo y aireándolos ocasionalmente mediante su volteo y movimiento. Normalmente, se requiere la recolección del lixiviado y el agua de escorrentía que se produce para prevenir la contaminación de las aguas subterráneas.
A diferencia de otros procesos biológicos, este proceso puede tolerar ciertos tóxicos y metales. El compostaje se utiliza comúnmente para desechos orgánicos y una digestión completa requiere de 3 a 6 meses dependiendo de las condiciones climáticas de la región. El compostaje ha tenido éxito con los desechos municipales, lodos orgánicos de alta concentración y algunas refinerías de petróleo.
Filtros percoladores:
En lugar de construir estanques y lagunas, el filtro percolador utiliza microorganismos que se retienen en un medio de soporte en una estructura apilada, y el agua residual se filtra sobre ellos. Por lo general, se rocían corrientes de desechos sobre el filtro de soporte para absorber oxígeno antes de pasar a través del medio de soporte. El área, el tamaño y el número de filtros son variables importantes para controlar la eficiencia. Los filtros percoladores se utilizan normalmente en combinación con otros métodos debido a su menor eficiencia. Se utilizan comúnmente para el tratamiento de diferentes desechos industriales, como enlatados, productos farmacéuticos, petroquímicos y refinerías. El material compostado se utiliza para rellenos sanitarios.
Lagunas de estabilización de residuos:
Durante mucho tiempo, las lagunas se han utilizado comúnmente para el tratamiento de aguas residuales y dilución de desechos industriales. Normalmente, son cuencas poco profundas en las que se alimentan los desechos para su descomposición biológica. La aireación se proporciona mediante el viento y también puede ocurrir una digestión anaeróbica cerca del fondo de la laguna.
Las lagunas de estabilización de residuos se utilizan normalmente como un paso final de tratamiento, ya que no son lo suficientemente eficientes para utilizarse por sí solas. Las industrias que utilizan este proceso incluyen acero, textil, refinerías de petróleo, papel y pulpa, y enlatados.
Conclusión:
Los procesos de tratamiento biológico ofrecen soluciones confiables y respetuosas con el medio ambiente para el manejo de residuos. Desde el fango activado y las lagunas aireadas hasta el compostaje, los filtros percoladores y las lagunas de estabilización de residuos, estos métodos aprovechan el poder de los microorganismos para descomponer los compuestos no deseados en los desechos. Además de ser ambientalmente amigables, estos procesos son económicamente viables, ya que requieren pocos aditivos químicos y los gastos operativos son relativamente bajos.
A medida que avanzamos hacia un futuro más sostenible, se espera que los métodos de tratamiento biológico desempeñen un papel cada vez más importante en las instalaciones de tratamiento de residuos. Al combinar eficiencia y respeto por el medio ambiente, estos procesos son una herramienta valiosa para lograr una gestión efectiva de los residuos y preservar nuestro entorno para las generaciones futuras.