Tratamiento biológico aeróbico

Antes que nada permíteme felicitarte por el salto que estás haciendo del campo de la Electrónica al Tratamiento de aguas. Me parece muy interesante esa mezcla de disciplinas.
Vamos por partes:
- En efecto, el Tratamiento convencional de aguas residuales se suele llevar a cabo por medio de Microorganismos. Estos básicamente transforman la materia orgánica disuelta. Otra clase de partículas son retenidas por sedimentación (primaria o secundaria). Las bacterias son entonces la mano de obra, barata y eficiente, que debes cuidar para que realicen apropiadamente su labor. Para ello debes alimentarlas (con el agua residual), y dependiendo de si les suministras aire o no, tendrás microorganismos aerobios (toman oxígeno) o anaerobios (no toman oxígeno, en realidad les resulta tóxico).
- Cuando de tratamientos aerobios se trata tenemos una infinidad de variedades. Aquí hay que tener en cuenta que también hay distintos tipos de aerobiosis. Tenemos microorganismos aerobios facultativos, es decir, que si les suministramos aire (u oxígeno) les irá bien, pero si no se lo suministramos, no morirán. También los hay aerobios estrictos, que como podrás suponer, necesitan aire (u oxígeno) obligatoriamente, de lo contrario, morirán.
Así podemos tener lagunas o humedales, donde ciertamente no se introduce aire, ni oxígeno, pero los niveles de oxígeno disuelto no caen hasta niveles que transformen el ambiente en anaerobio. Podemos tener allí regiones aerobias, otras anaerobias. En fin. Así que podemos tener un tratamiento aerobio (o medianamente aerobio) sin introducir forzadamente el aire o el oxígeno.
Básicamente lo que estaría sucediendo es: bacteria + oxígeno + agua residual = bacterias + dióxido de carbono.
La ecuación es mucho más compleja, pero en pocas palabras eso es lo que sucede. Los microorganismos toman el agua residual (que para ellos es la comida), toman oxígeno, y de ello resultan más bacterias y dióxido de carbono (producto de la respiración, tal como nosotros).
- El éxito de estos sistemas o tratamientos, es separar a los microorganismos que realizaron el trabajo, del agua que trataron. Si no, estaríamos simplemente transformando un agua gris o residual en un agua llena de microorganismos y bichos. Así que debemos separar ambos. Gracias a la Naturaleza las bacterias van creciendo, "ganando peso", y por la diferencia de densidades, las bacterias se sedimentan (van al fondo) y el agua residual tratada queda en la superficie.
Pero, si estás aireando, tendrás una mezcla continua. Las burbujas harán que los microorganismos estén en suspensión y no sedimenten tan fácil. De ahí que se piense en unidades como sedimentadores secundarios. Unidades que van después del tratamiento secundario, o de la zona de reacción (donde bacterias transforman el agua residual). Allí no habrá aireación ni mezcla, lo que facilitará la sedimentación de las bacterias.
- Los microorganismos que son protagonistas en todo este rollo, podemos obtenerlos de dos formas. La más fácil es conseguir un inoculo (o semilla) de microorganismos de la planta de tratamiento de aguas más cercana. Los llevaremos a nuestra planta de tratamiento y allí podrán adaptarse y empezar a crecer. La otra forma es empezando desde cero. La misma agua residual trae microorganismos, así que si se tiene paciencia podrán obtenerse bastante de estos del agua residual que va a tratarse. Para ello se airea por algunos días el agua residual a tratar, luego se corta la aireación, se descarta el sobrenadante y se conserva el sedimentado (este tendrá microorganismos por montones).
Para terminar, no sobra decir que el tipo de tratamiento depende de muchos factores como, entre los que se me ocurren en este momento:
- El área y el espacio disponible. Esto determinará el tamaño del sistema. Si hay déficit de espacio, trata de realizarse un sistema compacto. Si hay disponibilidad de terreno, se puede pensar entonces en humedales o lagunas, que son bastante económicas y efectivas. Si hay población cercana, entonces habría que revisar con cuidado si las lagunas o humedales sí justifican.
- El dinero. Aunque no necesariamente lo más costoso tendrá los mejores resultados, sí debe tenerse en cuenta cuánto se está dispuesto a invertir y si una vez llevado a cabo el montaje no se incurrirán en gastos por fallos en el diseño. Airear puede ser costoso (es una de las mayores críticas o puntos débiles de los tratamientos aerobios convencionales).
- La legislación ambiental vigente. Hay que pensar en eficiencias del sistema acordes con la legislación.
- Las características físico-químicas y microbiológicas del agua residual que se va a tratar. También se debe pensar en el producto, qué tipo de agua residual tratada se espera. Esto va ligado al punto anterior. Normalmente se espera un agua residual tratada que cumpla la legislación. Lo que se logre además de eso serán valores agregados.
Hay que pensar en caudales. Qué tanta agua se trata al día (esto define el tamaño de nuestro sistema de tratamiento, por ejemplo). Cuál es la carga contaminante, medida como Demanda Bioquímica de Oxígeno, Demanda Química de Oxígeno, o Carbono Orgánico Total, etc. El pH (si es un agua ácida, neutra o básica), nutrientes (como fósforo o nitrógeno), metales pesados, jabones, grasas, temperatura, etc. De ahí que antes de empezar diseños debe caracterizarse el agua residual a tratar. Las bacterias te lo agradecerán.
Lo más parecido que he escuchado al trabajo que deseas realizar, es una Tesis de pregrado de unos Ingenieros Civiles de la Universidad de Medellín. Allí planteaban la separación de las aguas residuales que se generaban en el hogar. Algunas iban a dar a un pozo séptico (un tratamiento básico) y luego parte de esa agua era empleada para regadío de jardines y actividades similares. Otras aguas generadas eran directamente reutilizadas.
Espero haberte aclarado algunas dudas. Si tienes más preguntas no dudes en consultarme.
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