Caracterización de Lodos Activados en dos Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

Caracterización de Lodos Activados en dos Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) aeróbicas en Costa Rica.

Ernesto Alfaro-Arrieta. Departamento de Aguas Residuales, Laboratorio Nacional de Aguas de Costa Rica. ealfaro@aya.go.cr.

RESUMEN

Las aguas residuales representan un gran problema de contaminación para los ríos y el ambiente, ya que en muchos casos no se llegan a tratar de manera correcta. Existen distintos tipos de tratamiento de aguas residuales entre los cuales resalta, debido a su eficacia, el tratamiento de lodos activados. Sin embargo, no existen muchos análisis en Costa Rica que sean específicos para estos lodos de manera que se pueda dar un criterio de la calidad de estos, y por lo tanto del buen funcionamiento de la planta de tratamiento. Países como España han generado un Índice de Calidad de Lodos Activados utilizando el estudio de sus componentes, que ha permitido la caracterización de estos avanzando enormemente en temas de tratamiento de aguas residuales. Con el objetivo de realizar una caracterización para la aplicación de dicho índice en Costa Rica, se realizaron 4 muestreos de lodos y efluentes de dos distintas Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales los cuales se analizaron y se les aplicó el índice. Se obtuvieron resultados positivos del índice categorizando los lodos activados como Buenos, coincidiendo con los análisis de calidad de los efluentes y demostrando que dicho índice es aplicable en las plantas de tratamiento aeróbicas de Costa Rica. Es necesario que el índice de Lodos Activados se realice como análisis de rutina para dar una caracterización de calidad a todas las PTAR de Lodos Activados.

Palabras clave

Lodos Activados, Aguas Residuales, Índice, Tratamiento, Protozoos

ABSTRACT

Wastewater represents a major pollution problem for rivers and the environment, this because in many cases they are not managed correctly. There are different types of wastewater treatment among which stands out, due to its effectiveness, the treatment of activated sludge. However, there are not many analyzes in Costa Rica that are specific to these sludges, so that a criterion of their quality can be given, and therefore of the good operation of the treatment plant. Countries such as Spain have generated a Quality Index of Activated Sludge using the study of its components, which has allowed the characterization of these, making enormous progress on issues of wastewater treatment. In order to carry out a characterization for the application of that index in Costa Rica, 4 samples of sludge and effluents from two different Wastewater Treatment Plants were carried out, which were analyzed and the index was applied to them. Positive results of the index were obtained by categorizing the activated sludge as Good, coinciding with the effluent quality analyzes and demonstrating that said index is applicable in the aerobic treatment plants of Costa Rica. It is necessary that the activated sludge index be performed as a routine analysis to give a quality characterization to all the activated sludge WWTP.

Keywords

Activated Sludge, Wastewater, Index, Treatment, Protozoa

INTRODUCCIÓN

Las aguas residuales son aguas a las cuales se les ha alterado su composición inicial y debido al impacto ambiental que representan, su estudio ha venido de la mano con el tratamiento de estas. Esto debido al crecimiento poblacional y a la mala planificación territorial que causan problemas como contaminación de los recursos debido al mal manejo de los residuos sólidos y líquidos (Torres 2012). El tratamiento de estas aguas residuales va desde tratamientos anaerobios como aerobios, tal es el caso de los lodos activados.

Estudios sobre lodos activados han sido llevados a cabo por Vilaseca-Vallvè (2001) obteniendo resultados de funcionamiento en plantas de tratamiento de aguas residuales en España a través de la observación microscópica de los fangos activos. Resultados similares obtuvieron Torres- Lozada et al. (2011) en estudios de lodos activados en Colombia en los cuales se demostraron que este tipo de tratamiento logra buenas eficiencias de reducción de DBO, DQO y SST superiores al 80%, lo cual demuestra que ante este tipo de tratamiento se debe de tener análisis sobre los lodos para garantizar su estado.

Actualmente en Costa Rica debido al reglamento para la Evaluación y Clasificación de la calidad de Cuerpos de Agua Superficiales (MINAE 2007) y al Reglamento de Vertido y Reuso de Aguas Residuales (MINAE 2007) es de carácter obligatorio realizar análisis de calidad sobre las aguas residuales provenientes de las PTAR que son depositadas en los ríos. Sin embargo, existen pocos estudios en Costa Rica sobre los lodos activados de las PTAR aeróbicas, por lo que se plantea en este proyecto es la aplicación de la metodología creada por Rodriguez et al. (2008) para el Estudio y Biomonitoreo de los lodos activados sobre dos PTAR anaerobias para establecer la metodología en el país a raíz de la caracterización de los lodos.

El objetivo de este estudio es caracterizar, a través de la aplicación del índice, los lodos activados para la determinación del correcto funcionamiento de dos Plantas de Tratamiento Anaerobia de Aguas Residuales en San José, Costa Rica; esto a través de la identificación de las características macroscópicas y microscópicas de los lodos activados mediante la observación directa de la muestra, también la identificación de los protozoos y organismos encontrados en las muestras de lodos para lograr determinar el estado y calidad de este a través de la comparación de los resultados de calidad de agua de la PTAR con los resultados obtenidos del análisis de lodos activados.

MATERIALES Y MÉTODOS

Lugar de Estudio

Se analizaron dos plantas de Tratamiento de Aguas Residuales pertenecientes a la provincia de San José, Costa Rica. Se tomaron muestras puntuales del efluente según lo establecido en libro de Métodos Estandarizados para la Examinación de Agua y Agua Residual (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater) (Eaton et al. 2017), y de los lodos activados según Rodríguez et al. (2008) para realizar la caracterización de estos.

Muestras y Análisis de Aguas Residuales

Se realizaron cuatro muestreos de aguas residuales en los efluentes de las PTAR. Se midieron los parámetros obligatorios según el Decreto Ejecutivo N° 33601-MINAE-S.

La toma de muestras fisicoquímicas, microbiológicas y sus respectivos análisis se realizaron de acuerdo con lo establecido en el libro de Métodos Estandarizados para la Examinación de Agua

y Agua Residual (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater) (Eaton et al. 2017).

La toma de muestras fisicoquímicas se realizó con botellas de plástico de alta densidad previamente lavadas; las muestras microbiológicas en botellas de vidrio de estériles. Ambas se mantuvieron en refrigeración durante el transporte y fueron analizadas en el Laboratorio Nacional de Aguas del AyA, en donde se realizaron los análisis mostrados en la Tabla 1.

Tabla 1. Análisis fisicoquímico y métodos de referencia realizados a las muestras recolectadas de Aguas Residuales.

Fuente: Elaboración del Autor[pic 1]

Análisis        Método de Referencia

[pic 2]

Demanda Química de Oxígeno (DQO)        5220 D Reflujo Cerrado, Colorimétrico. SMEWW y 8000 USEPA

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)        5210 B. DBO 5-Días. Incubación. SMEWW

Sólidos Suspendidos        2540 D Sólidos Suspendidos Totales secados a (103 - 105) °C.

Grasas y Aceites        5520 B. Extracción con Hexano- Gravimétrico SMEWW pH                4500-HB. Electrométrico. SMEWW

Temperatura                2550 Temperatura en Campo. SMEWW Sólidos Sedimentables        2540 F Sólidos Sedimentables. Volumétrico. SMEWW

SAAM        5540 C Surfactantes Aniónicos como MBAS. Colorimétrico. SMEWW

Coliformes Fecales        9221 E. Técnica de Tubos Múltiples. Serie de 5 Tubos. SMEWW

[pic 3]

Muestras y Análisis de Lodos Activados.

La toma de muestra de los lodos activados se realizó con la siguiente metodología establecida por Rodríguez et al. (2008):

1. Se tomaron muestras en los tanques de lodo activado (Figura 1) en recipientes plásticos de 2000 mL, dejando ¼ del recipiente vacío, las cuales se transportaron en frío en hieleras al laboratorio para su respectivo análisis.

1. Una vez que las muestras llegan al laboratorio se procedió a analizar la muestra del lodo. Para la caracterización macroscópica se debe de poner 1000 mL de la muestra en una probeta de 1000 mL y dejar reposar por 20 minutos (Figura 2).

En ese tiempo se observó:

1. La turbidez observando el nivel de visibilidad a través de la probeta.
2. La cantidad de floc en suspensión
3. La sedimentabilidad, dada por el tiempo en que es alcanzado el nivel de V30 (V30=cantidad de lodo sedimentado en 30 minutos medido en el campo)
4. El olor de la muestra.

1. Seguidamente se mezcla bien la muestra restante en el recipiente de 2000 mL.

1. Una vez mezclada la muestra se continúa con el análisis de las características microscópicas del lodo colocando dos gotas en un portaobjetos y cubriendo con un cubreobjetos evitando la formación de burbujas.

1. Una vez realizado esto se observa la muestra al microscopio de luz.

1. Se debe de observar:

1. La forma del floc, si es regular o irregular
2. El tamaño y la estructura, si es compacta o abierta
3. La textura por punción para observar si es fuerte o débil
4. La cobertura del floc en la muestra
5. La cantidad de filamentosas tanto en el floc como en la disolución.

1. Se deben de observar la cantidad de protozoos en la muestra e identificarlos.

1. A cada una de las variables se le otorgará un puntaje para dar un resultado según el índice planteado por Rodríguez et al. (2008) (Tabla 2).

Tabla 2. Puntajes asignados apara la caracterización de los Lodos Activados. Fuente: Rodriguez et al. (2008)

...