La tecnología ANAEROBIA y los BRM-An aplicados al tratamiento de aguas residuales municipales - Joan Mata Álvarez

La tecnología ANAEROBIA y los BRM-An aplicados al tratamiento de aguas residuales municipales

31/05/2017

La tecnología ANAEROBIA y los BRM-An aplicados al tratamiento de aguas residuales municipales


Joan Mata Álvarez

Joan Mata Álvarez

  • Doctor en Química por la Universidad de Barcelona
  • Máster en Ciencias Ambientales
  • Profesor de Ingeniería Química en la UB
  • Experto en tecnologías BRM


 
"Son muchos los sistemas que se están desarrollando en la actualidad y que indudablemente los biorreactores de membranas anaerobios se han abierto un hueco y se ubicarán entre otros como sistema para la reducción de la DQO y recuperación de N y P"
 
La tecnología anaeróbica aplicada al tratamiento de aguas residuales municipales es un tema que desde los primeros trabajos de Lettinga en la década de los 70 ha estado presente en muchas de las investigaciones que se han realizado desde entonces. La energía que se puede recuperar del biogás, en el caso de las aguas residuales industriales, la clara reducción de la demanda energética y la reducida producción de lodos ha sido en todos los casos un atractivo tanto desde el punto de vista económico como medioambiental.
 
La retención de la biomasa anaerobia caracterizada por su lento crecimiento, ha constituido uno de los retos más importante para el desarrollo de la tecnología anaerobia. La llegada del digestor UASB, desarrollado por Lettinga et al. (1980), con su capacidad para la retención de una alta concentración de biomasa, fue el hito más importante en aquella época. La formación de una biomasa densa, formada por gránulos permitía desacoplar el tiempo de retención hidráulica (HRT) del tiempo de retención de lodos (SRT) de manera que se podía realizar el tratamiento eficiente a altas cargas orgánicas con tiempos de retención del orden de los aerobios, con una biomasa poseyendo una tasa de crecimiento mucho menor.
 
Otro hito importante para el desarrollo de la tecnología anaerobia aplicada al tratamiento de aguas residuales lo constituyó la llegada de los biorreactores de membrana anaerobios. Con la madurez y los continuos desarrollos de la tecnología de biorreactores de membrana aerobios (BRM), seguida puntualmente en España, desde hace 10 años a través de las Jornadas BRM organizadas por la Universidad de Barcelona, se empezó a investigar la tecnología de BRM anaerobios en inmersión (BRM-An) aplicada a las aguas residuales municipales. No se incluyen los trabajos pioneros de desarrollo de los BRM-An de flujo lateral, iniciados en los años 90  por el en Japón (Kimura, 1991). Estos sistemas, poseen flujos más bajos (inferiores a los 30 LMH).
 
La figura 1 muestra los artículos publicados en esta área, con las palabras “BRM-An” y Aguas residuales municipales (y derivadas) en el título,  en comparación con los mismos aplicados a todo tipo de aguas residuales. Las publicaciones referidas a aguas residuales municipales lógicamente son inferiores (en un factor de 10), sin embargo siguen una tendencia parecida. Como puede observarse la tendencia es creciente en especial en los últimos cuatro años, con un bache debido probablemente a la crisis económica que estalló en 2007.


 

Tecnología BRM-An

 
En los BRM-An la biomasa metanogénica queda perfectamente retenida permitiendo el proceso anaerobio de degradación tenga lugar de forma efectiva y produciendo una agua de una alta calidad en cuanto a DQO, sólidos en suspensión y calidad sanitaria (eliminando bacterias y una buena parte de virus, en función del tipo de membrana empleado). En este sentido representan un avance respecto a las tecnologías anaerobias basadas en el UASB que, para igualar esta calidad, necesitaría de un tratamiento terciario con membranas.  Así pues y a priori, los An-MBR pueden ser muy competitivas.
 
Sin embargo todavía quedan áreas en las que la tecnología  BRM-An debe mejorar para ser implantada en cualquier instalación, al margen de una temperatura más o menos favorable. El flujo, relativamente bajo (en especial para los sistemas de flujo lateral “side-stream”, el ensuciamiento, los costes de instalación y operación constituyen serios inconvenientes para ello.
 
Hay que considerar que la relativamente mayor concentración de sólidos activos en comparación con los BRM aerobios, aumenta las posibilidades de ensuciamiento y se requieren períodos de limpieza más frecuentes. En este sentido hay que considerar los costes energéticos derivados de la recirculación del gas para controlar el ensuciamiento (Skouteris et al., 2012). Además y como toda configuración anaerobia, la degradación de la DQO puede ser ligeramente inferior a los sistemas aerobios, no se elimina N, pueden producirse episodios de malos olores, los períodos de arranque son más largos, los reactores y demás equipos deben estar herméticamente cerrados para evitar fugas y se debe prever un sistema para la desorción del metano en el agua tratada. 
 
Todos estos son factores que deberán mejorarse en la medida de lo posible y sopesarse en frente a las ventajas citadas anteriormente. Citar que la no eliminación del nitrógeno puede constituir una ventaja para determinados casos ya que de forma general, los procesos anaeróbicos producen nutrientes mineralizados en forma de amoníaco y ortofosfato que permiten, en determinadas circunstancias, el uso agrícola directo del efluente para fertirrigación. 
 
Por otra parte, otras tecnologías que se están desarrollando (por ejemplo la que emplea microalgas) competirán con los sistemas BRM-An, pero es indudable el interés actual en esta tecnología, no sólo a nivel industrial sino también municipal, hecho que viene demostrado, por ejemplo, a través del número creciente de presentaciones aceptadas en las Jornadas de BRM: 2 en 2011, 4 en 2015 y 5 en la de 2017 a celebrar el 14 de Junio, jornada que constituye una buena ocasión para tomar el pulso a esta tecnología (http:www.ub.edu/bioamb/brm).
 


Conclusiones

 
Para concluir señalar que son muchos los sistemas que se están desarrollando en la actualidad y que indudablemente los biorreactores de membranas anaerobios se han abierto un hueco y se ubicarán entre otros como sistema para la reducción de la DQO y recuperación de N y P.
 
 
 
Figura 1: Evolución del número de artículos publicados en la literatura científica en los últimos 20 años. En azul referidos a aguas industriales y municipales (ART); En naranja los publicados sobre aguas residuales municipales. Redondeando 750 artículos sobre MBR-An en 20 años. Datos sobre 2017 extrapolados a partir de las publicaciones observadas hasta el mes de Mayo.
 
 
REFERENCIAS
 
Kimura, S., Japan's Aqua Renaissance '90 Project.  Water Science and Technology 23 (1991) 1573-1582- Lettinga, G., A.F.M. van Velsen, S.W. Hobma, W. de Zeeuw, A. Klapwijk, Use of the upflow sludge blanket (USB) reactor concept for biological wastewater treatment, especially for anaerobic treatment. Biotechnol. Bioeng. 22 (1980), 699–734. Skouteris, G., D. Hermosilla, P. López, C. Negro, A. Blanco  Anaerobic membrane bioreactors for wastewater treatment: A review. Chemical Engineering Journal 198-199 (2012), 138-148
 
 
Joan Mata Álvarez

 

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