MODELAJE DEL CONTROL BIOLOGICO DE PATOGENOS EN UN REACTOR ANAEROBIO A PISTON SEGUIDO POR LAGUNAJE- CASO "EL TEJAR"

RESUMEN

Se evalúa la capacidad de eliminación de patógenos en un sistema piloto de tratamiento de aguas residuales, basado en un reactor anaerobio a pistón BIORAB-100 (reactor a bafles) seguido por una laguna de flujo pistón. El BIORAB-100 tiene una capacidad de 30 m3 y la laguna un volumen útil de 191.6 m3. La planta fue operada con aguas residuales domésticas de mediana carga equivalentes a las generadas por una población de 700 a 1000 habitantes. Los resultados han permitido deducir constantes cinéticas y ecuaciones de diseño bien calibradas y corroboradas con otros estudios. En el BIORAB-100 se alcanzan eficiencias de remoción de coliformes totales cercanas al 96.5%, con tiempos de retención hidráulicos medios de 8 h, mientras que en la laguna se han logrado eficiencias cercanas al 96.4% con tiempos de retención hidráulicos entre 4 y 5 días, lográndose eficiencias de remoción cercanas al 99.97% en todo el sistema. Las experiencias han permitido obtener información valiosa para la calibración de un modelo utilizado por la OPS en el caso de la laguna, además de calibrar y comparar dos modelos para predecir la remoción de patógenos en el caso reactores anaerobios a bafles o BIORAB-100.

INTRODUCCION

En Bolivia existen importantes inversiones en saneamiento básico rural, sin embargo el hecho de implementar sistema de agua potable y alcantarillado en pequeñas poblaciones (de mas de 2000 habitantes), con deficientes sistemas de tratamiento de las aguas residuales domésticas, no hace mas que trasladar el problema sanitario desde los núcleos poblados hacia las poblaciones dispersas, debido a que se colectan las aguas residuales de los núcleos (que antes se las disponía en el subsuelo mediante pozos ciegos) y se las vierte a pequeñas corrientes de agua aledañas (con caudales muy variables y prácticamente nulos en época de estío), las cuales son fuentes de agua potable y para riego de poblaciones “aguas abajo”. De esta manera es de esperar una gran dispersión de contaminantes orgánicos y patógenos en los próximos años con la propagación de enfermedades de origen hídrico, degradación de los pocos recursos hídricos existentes y disminución de la precaria calidad de vida del área rural en nuestro País.

Se puede afirmar que el problema mas serio (varias veces mas grave que la contaminación causada por la materia orgánica, DQO, DBO5 o anoxia) que plantea el vertido de aguas residuales domésticas crudas o semi tratadas a los cursos de agua, es el problema de salud pública, debido a la contaminación de aguas por microorganismos patógenos (presentes en las agua residuales domésticas o de alcantarillado), como ser bacterias entéricas (fiebre tifoidea, cólera, gastroenteritis, tuberculosis, etc.), virus entéricos (diarreas infantiles, hepatitis, etc.) y parásitos (amebiasis, giardiasis, etc.), es decir enfermedades de origen hídrico, las que se constituyen en los principales factores para elevada mortalidad infantil de América Latina y el Caribe.

En nuestro país, el lagunaje es una de las pocas soluciones aceptables desde el punto de vista de la protección de la salud pública y medianamente viables desde el punto de vista económico, debido a que elimina en forma eficiente la carga patogénica.

Sin embargo los limitados recursos económicos (con techos recomendados cercanos a los 65 $US, per capita para sistemas de alcantarillado mas tratamiento de aguas residuales), pequeñas áreas y pendientes pronunciadas pueden llegar a ser una limitante para el lagunaje de estabilización, por lo que se hace una necesidad pensar en introducir nuevas opciones tecnológicas de menor costo y que ocupando menor área no comprometan las altas eficiencias de depuración alcanzadas mediante el lagunaje.

La caja negra de tecnologías novedosas y de bajo costo como la tecnología SALI (sistemas integrados lagunas) o los SUNWATER SYSTEMS, se basan precisamente en la secuencia sistema anaerobio de alta velocidad - sistema de lagunaje de alta producción algal.

En este documento se reporta los avances dentro de lo que se pretende sea un paquete tecnológico integral de tratamiento de aguas residuales domésticas para pequeñas poblaciones (remoción de carga orgánica, macro nutrientes y carga patogénica), el sistema RAP-100 - laguna de alta producción algal LAPA.

Específicamente se reporta la calibración y análisis comparativo de dos modelos para el BIORAB-100, el de Polpraset y Hoag –1983 y el de Medina –2000, ambos para predecir la remoción de patógenos y la calibración del modelo de Thirimurthi recomendado por la OPS/OMS para predecir la mortalidad de coliformes en lagunas.

DESCRIPCION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO BIORAB-100 - LAPA

La planta de tratamiento, consta de un reactor anaerobio de flujo pistón (a bafles) con 100% de flujo ascendente, con los siguientes elementos: aliviadero y by –pass; reja; desarenador; vertedero y un reactor a bafles. Este sistema ha sido conectado en serie a una laguna de flujo pistón de alta producción algal, en la Figura 1 se muestra una instantánea de la planta bajo estudio y en la Figura 2, se detalla un diagrama de flujo para el sistema BIORAB-100 – LAPA.
En la Figura 3, se establece la diferencia entre el agua residual cruda, tratada en el BIORAB y el efluente final de la laguna algal (agua con algas)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• El modelo de Medina – 2000, planteado para la predicción de la calidad bacteriológica en un reactor anaerobio a bafles (RAP-100), parece tener mayor capacidad de predicción que el modelo de Polpraset y Hoag- 83, debido a que se introduce la proporcionalidad entre la concentración de lodo (X) y la eficiencia de remoción de patógenos, además de una corrección del TRH, debido al volumen ocupado por el lodo (%V), de hecho el modelo ha demostrado un comportamiento mas satisfactorio para diferentes concentraciones de lodo, TRH y escalas del BIORAB-100, manteniéndose la constante Km cercana a la unidad.
• El compromiso entre la eficiencia de remoción de patógenos y la eficiencia de remoción de DQO, con el incremento de lodo, debe ser aplicado de acuerdo a cada caso, sin embargo en países en vías de desarrollo, siempre debería ser mas importante remover patógenos, que materia orgánica, por ejemplo cuando un RAP-100 logra alcanzar concentraciones de lodo mayores a 10 g de SV de lodo/l (luego de los dos o tres años de operación) tiene eficiencias de remoción de patógenos y DQO de 96.5% y 50% respectivamente. Si el BIORAB-100 está conectado a una laguna o si se considera que eliminar patógenos es mas importante que remover DQO, no se necesitaría purgar el lodo. Por otro lado debe considerarse que el DQO del efluente (debido al arrastre de lodo) no es de la misma calidad que el DQO del influente (agua cruda), el lodo presente en el efluente es mucho mas estable que el lodo del agua cruda, no atrae moscas y sirve de alimento para la vida acuática superior de los cursos receptores, su demanda de oxígeno es mucho menor que los lodos del agua residual cruda, puesto que se trata de materia orgánica mineralizada y digerida.
• Se ha comprobado una ves mas, el modelo de Thirimurthi para la predicción de la calidad de efluentes en lagunas, con valores de Kb similares a los reportados por varios autores.
• El sistema BIORAB-100 – LAPA, tiene eficiencias de remoción de coliformes cercanas a 99.97%, luego de dos o tres años de operación.
• Se estima que el costo de este sistema es menor en un 30% a 40% y ocupa menos de un tercio del área que un sistema netamente lagunar equivalente.
• Se recomienda dirigir las investigaciones y el desarrollo de la tecnología a disminuir los efectos del autolavado de lodo, con el objeto de mejorar las eficiencias de remoción de materia orgánica e incrementar las concentraciones de lodo dentro del reactor para mejorar la remoción de patógenos.