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En una EDAR (Estación depuradora de aguas residuales) se tratan en líneas diferentes las aguas y los fangos. Uno de los procesos más importantes de la línea de fangos es la digestión.

Existen varios tipos de digestión de fangos. Uno de los más utilizados por sus ventajas es la digestión anaerobia de fangos.

La digestión anaerobia es una fermentación microbiana en ausencia de oxígeno que da lugar a biogás (formado principalmente por metano o dióxido de carbono) y un material estabilizado conocido como fango digerido.

Ventajas de la digestión anaerobia de fangos

La digestión anaerobia tiene importantes ventajas. Las tres más importantes son:

Estabilización: el residuo obtenido tras la digestión anaerobia está más estabilizado, lo que hace posible su uso material para compostaje, abono…

Generación de biogás: como combustible para calderas y motores de cogeneración en las plantas de tratamiento.

Reducción: del volumen de fangos.

Parámetros  de digestión anaerobia de fangos en EDAR

Los parámetros que influyen en este tipo de digestión son diversos. Es muy importante que estos se  encuentren dentro de unos límites para que las bacterias lleven a cabo la digestión anaerobia de los fangos.

Algunos de los parámetros a controlar durante la operación y mantenimiento de la digestión anaerobia son:

pH. El pH en la digestión anaerobia es un parámetro que se debe controlar, su valor debe estar entre 6,5 y 8,5.

Temperatura. El rango más usual de temperatura en este tipo de digestión es 25-40 ºC. Se denomina régimen mesófilo. También se puede operar a 55ºC lo que se conoce como régimen termófilo.

Tiempo de retención. Tiempo medio que los sólidos permanecen en el interior del reactor. Su valor más común oscila entre 30-40 días, tiempos superiores a éstos hacen necesario un mayor volumen de reactor.

Tóxicos e inhibidores. Las sustancias tóxicas o inhibidoras pueden estar presentes en los fangos antes de su digestión o formarse durante la misma. Estas sustancias reducen el rendimiento de la digestión anaerobia, incluso pueden llegar a desestabilizar el proceso.

Determinadas concentraciones de ácidos grasos volátiles (AGV) generan problemas de inhibición de los microorganismos encargados de la digestión de los lodos.

Las bacterias metanogénicas son especialmente sensibles al aumento de la concentración de ácidos grasos volátiles. Existen otras sustancias inhibidoras del proceso como el amonio, el ácido sulfúrico o los ácidos grasos de cadena larga.Curso de Operación y mantenimiento de EDARs

Las etapas de la digestión anaerobia de fangos

La digestión anaerobia sucede en una serie de etapas en las cuales se van transformando los fangos en productos de degradación, mientras reducen su volumen. Estas etapas son:

Hidrólisis. Se trata de la conversión de bio-polímeros (proteínas, hidratos de carbono y grasas) en sus monómeros respectivos (aminoácidos, azúcares y ácidos grasos de cadena larga).

Dicha conversión la llevan a cabo enzimas extracelulares, las cuales son producidas por bacterias hidrolíticas facultativas o estrictamente anaerobias.

Es un proceso lento, cuya velocidad de degradación se ve afectada por un gran número de factores.

Acidogénesis o fermentación. Los productos generados en la etapa de hidrólisis se transportan al interior de la célula, para su transformación en acetatos, productos intermedios (ácidos grasos volátiles, alcoholes) e hidrógeno.

Los microorganismos encargados de realizar esta etapa suponen el 90% de la población microbiana del reactor.

El tiempo de degradación de esta etapa será reducido.

Acetogénesis. Los productos originados en la etapa anterior son transformados por las bacterias homoacetogénicas y las sintróficas o productoras de hidrógeno (OHPA), en acetato, dióxido de carbono e hidrógeno.

Metanogénesis. Es la etapa final de la digestión anaerobia. A partir del acetato, el dióxido de carbono y el hidrógeno formado durante la Acetogénesis, se produce metano.

El acetato es el principal precursor del metano, alrededor de 70% del metano procede del acético. Las bacterias encargadas de realizar este proceso son las bacterias hidrogenotróficas y las acetoclásticas.

A pesar de las ventajas antes mencionadas, la digestión anaerobia de residuos de naturaleza sólida, como los fangos, presenta una limitación en la etapa de hidrólisis, en la cual la velocidad de degradación es lenta, debido a la baja solubilización de la materia orgánica suspendida y los sólidos orgánicos. Esto ocasiona que los rendimientos de eliminación alcanzables no superen el 40%.

Tratamiento para aumentar el rendimiento de la digestión anaerobia de fangos en EDAR

Para aumentar la eficacia del proceso de digestión anaerobia de fangos existen técnicas apropiadas.

Entre los tratamientos más conocidos se encuentra la hidrólisis térmica. Se trata de un pretratamiento para la digestión anaerobia de residuos biológicos, entre ellos, los fangos de depuradora.

El objetivo de este tipo de pretratamiento es hacer el sustrato más accesible a las bacterias anaerobias, acelerando el proceso de digestión (aumento de la cantidad de metano producida) y disminuyendo la cantidad de fango generado.

Además, se consiguen otros efectos como la mejora de la deshidratación del fango, la reducción de patógenos y la eliminación de espumas.

Según Graja (2005) y Valo (2004), se ha demostrado que empleando la hidrólisis térmica como pretratamiento en la digestión anaerobia se aumenta la producción de metano alrededor de un 45%.

Numerosas empresas han desarrollado su propia tecnología de hidrólisis térmica y cuentan con varias plantas funcionando.

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