La temperatura en la OTR: ¿cómo minimizarla durante los meses de verano?

Los que están acostumbrados a “sufrir” el día a día de las depuradoras, es decir, las personas que operan su EDAR, con solo leer el título de este post ya habrán tenido algún tipo de reacción: una leve sonrisa, una ligera sensación de agobio… Nada que nos deba preocupar, claro está. Simplemente, saben de lo que vamos a hablar.

En los procesos biológicos el aumento de la temperatura, ya sea por condiciones estacionales o aumentos de cargas puntuales en función de los picos de producción de campañas específicas, influye en múltiples factores limitantes que repercuten a su vez en el proceso y, por lo tanto, en el control y calidad del vertido final. Muchos temen los meses de verano en los que puede incrementar la temperatura del vertido y afectar al proceso o, por ejemplo, campañas de empresas hortofrutícolas en su mayoría.

Mediante la aplicación de oxígeno puro en el proceso biológico o transformando la balsa de homogeneización (BH) en un selector previo al biológico, vamos a explicar cómo se minimizan estos efectos negativos, tanto para las actividades celulares y metabólicas de la población microbiana, como para la velocidad de transferencia de gases que, como consecuencia, influye en las características de sedimentación de los sólidos biológicos y en los parámetros de vertido final.

Efecto de la temperatura sobre la actividad microbiana y características de sedimentación de los sólidos

¿Están en su mayoría las depuradoras originalmente diseñadas teniendo en cuenta estos efectos en la OTR? ¿O se basan en criterios de transferencia estándar sin tenerlos especificamente en cuenta?, es decir, o se calculan usando una media ponderada o se analiza el efecto de la temperatura en el cálculo de la OTR y se compara con las necesidades de velocidad de transferencia de oxígeno del proceso.

Cada depuradora es un mundo y, por tanto, en cada una de ellas existe una enorme variedad de microorganismos (bacterías floculantes, filamentosas…), así como tipos de proceso, rango o intervalo óptimo de temperatura y todo ello pondera con mayor o menor intensidad. La tipología de bacterias en función de la temperatura tambien afecta a la estabilidad de proceso ya que, existen rangos de temperatura en los que proliferan más un tipo de bacterías que otras, es decir, la temperatura afecta al tipo de crecimiento bacteriano.

Las alteraciones bruscas de temperatura que modifican la biomasa bacteriana pueden afectar al proceso en los rangos de temperatura en los que existe cambio de tipología (por ejemplo el rango de 42ºC – 45ºC que se reduce la población mesófila y se aumenta la termófila) ya que, en estos casos experimentales se ha comprobado que la no estabilidad bacteriana a la que nos referimos afecta a la actividad metábolica y, por tanto, a la actividad biológica, que a su vez afecta a los rendimientos de eliminación de la materia orgánica siendo preferible que la temperatura se encuentre en los rangos Mesófilos o Termófilos (si excluímos la necesidad de bacterias nitrificantes en el proceso al no tener que realizar procesos D/N) pero no entre ambas.

Además, este hecho al afectar a la actividad biológica repercute en consecuencia a la demanada de oxígeno disuelto (OD) y entonces de manera negativa a la sedimentación de los SSTLM en el proceso posterior.

Los equipos de aireación como las soplantes, aumentan la temperatura del vertido en 2-5 ºC, mientras que los equipos de oxigenación no lo hacen,  convirtiéndose entonces este rango en un factor determinante para la estabilidad del proceso en los meses de verano en los que intrínsecamente ya existe un aumento de temperatura y cualquier leve variación de la misma pondera notablemente.

Efecto de la temperatura sobre la velocidad de transferencia de gases

La OUR se define como la velocidad de consumo de oxígeno (lo que los microorganismos demandan en el proceso) y la OTR se define como la velocidad de transferencia de oxígeno, es decir, lo que los equipos de oxigenación ó aireación son capaces de suministrar al sistema. Éstos equipos deben ser capaces de transferir el oxígeno con mayor velocidad que su velocidad de consumo por parte de la biomasa. De este modo, hacemos que no se convierta en factor limitante, es decir, la OTR debe ser mayor OUR para no llegara las condiciones de oxígeno disuelto idóneas en función del tipo de proceso y carga a eliminar.

El papel de la temperatura en la OTR es determinante pero, para analizarlo, vamos a usar la fórmula de cálculo de la OTR y los factores que afectan a su valor. Para cada uno de estos valores existen una amplia gama de factores limitantes (agua de proceso, carga contaminante, viscosidad, tipos de equipos de aireación, tensión superficial, presión parcial del gas en la burbuja, tiempo de residencia, numero y tamaño de la burbuja, etc-) pero, ¿dónde afecta la temperatura a la velocidad de transferencia del oxígeno?

Influye directamente en el oxígeno de saturación (ODsat) ya que, al aumentar la temperatura, como este efecto es inversamente proporcional a la solubilidad del oxígeno en el vertido, desciende el oxígeno disuelto de saturación, entonces, ¿dónde está la ventaja del oxígeno frente al aire?: en que, en el caso del aire, se parte de casi 5 veces menor el ODsat que con el oxígeno lo que radica en una mucho menor diferencia de ODsat-OD, es decir, menor OTR, menor velocidad de transferencia.

Gráfica 2. Efecto del aumento de temperatura en el Oxígeno disuelto de saturación.

También afecta a la KLa, que a su vez entre otros mucho parámetros se ve influenciada por el factor alpha y el factor de potencia (directamente proporcional al consumo energetico). A mayor temperatura mayor consumo energético para transferir la misma cantidad de aire y dependiendo del tipo de sistema de aireación-oxigenación y de la concentración de sólidos en suspensión, menor factor alpha, es decir, menos KLa, luego menor OTR.

Por ello, gracias a la mejora realizada por Nippon Gases en sus equipos de dosificación y en colaboración con centros de investigación tecnológica, analizando rendimientos de transferencia de oxigenación y a las propiedades intrínsecas del oxígeno puro, se consigue minimizar los efectos negativos del aumento de la temperatura, flexibilizando el control operacional y reduciendo el valor ponderado que la temperatura ejerce sobre el ODsat, factor de energía, SSTLM. En definitiva, en la velocidad y rendimiento de transferencia del oxígeno en el vertido, evitando un grave y prolongado agotamiento de las concentraciones de oxígeno disuelto en el proceso biológico que  nos repercuta en el vertido final y en una real sensación de agobio.

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