Tecnología de fango granular aerobio para el tratamiento eficiente de aguas residuales

Desarrollo de tecnologías innovadoras para el tratamiento de aguas residuales en Galicia: Unidad Mixta CIGAT

La Unidad Mixta CIGAT (Centro de Innovación Gallego de Sistemas Avanzados de Tratamiento de Agua) representa la unión entre la empresa Viaqua S.A.U. y el centro tecnológico Fundación Centro Gallego de Investigaciones del Agua, Cetaqua Galicia, para desenvolver líneas de investigación enfocadas al desarrollo de tecnologías asociadas al ciclo integral del agua. CIGAT cuenta con el apoyo de la Consellería de Economía, Emprego e Industria de la Xunta de Galicia a través de la Axencia Galega de Innovación (GAIN). 

El compromiso de la Unidad Mixta CIGAT es la reducción de la contaminación de las aguas y la protección y explotación sostenible de los recursos hídricos gallegos, promoviendo el desarrollo y puesta en mercado de tecnologías que contribuyan a la valorización de los recursos naturales y la mejora y modernización de los sistemas de aprovechamiento de los mismos. El objetivo del desarrollo de estas tecnologías es responder a la realidad gallega y estar alineadas con la Estrategia de especialización inteligente (RIS3) de Galicia, así como ser transferibles y reproducibles internacionalmente. 

Esta meta se logrará a través de objetivos generales centrados en incrementar la calidad de las aguas depuradas mediante: 

• Eliminación de contaminantes presentes en pequeñas concentraciones pero con grandes efectos en los ecosistemas y personas (microcontaminantes).
• Obtención de productos de alto valor añadido a partir de las corrientes residuales.
• Reducción de costes de instalación y explotación.
• Aplicación de tecnologías innovadoras basadas en la nanotecnología a sistemas de tratamiento de corrientes residuales.

Dentro de los objetivos específicos está el desarrollo de sistemas compactos y avanzados para el tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales de acuerdo a la realidad descentralizada de Galicia y en el que se centra el proyecto que se describe en el presente artículo.

Problemática de las aguas residuales y los tratamientos convencionales 

El tratamiento efectivo de las aguas residuales es fundamental por motivos ambientales y de salud pública, así como por imposiciones legislativas cada vez más exigentes. El vertido de altas cantidades de materia orgánica, compuestos de nitrógeno y fósforo (principales contaminantes del agua residual) en el medio natural provocan la alteración de los ecosistemas acuáticos. La materia orgánica causa la disminución del oxígeno disuelto en los cauces naturales y una excesiva cantidad de nutrientes (nitrógeno y fósforo) promueve el fenómeno de la eutrofización. Este fenómeno origina el  crecimiento excesivo de algas, el cual acaba derivando a su vez en el cosumo de oxígeno del medio, haciendo inviable la vida en los ecosistemas acuáticos. 

Según su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas en dos grandes tipos: las aguas residuales industriales, con elevadas cargas orgánicas y/o de nutrientes, y compuestos específicos según el tipo de industria; y las aguas urbanas, generadas en grandes volúmenes, pero con menor contenido en materia orgánica y nutrientes. Los tratamientos convencionales de aguas residuales están basados en sistemas biológicos de lodos activos dónde la biomasa (conjunto de bacterias que llevan a cabo la eliminación de la materia orgánica y nutrientes) crece libremente. Estos sistemas presentan altos consumos energéticos y requieren mucho espacio para su implementación, derivando en altos costes de operación e instalación. 

Tecnología de fango granular aerobio como alternativa sostenible

El fango granular es un tipo especial de biopelícula dónde la biomasa crece formando agregados compactos denominados gránulos debido a su geometría cuasi-esférica. La tecnología de fango granular aerobio (FGA) lleva a cabo la eliminación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo en sistemas compactos y más eficientes que los sistemas convencionales de lodos activos. Dentro de los gránulos se establecen condiciones anaerobias, anóxicas y aerobias, de modo que la eliminación de los diferentes contaminantes del agua residual se efectúa en una única unidad, a diferencia de las diferentes cámaras aerobias/anóxicas requeridas en procesos convencionales (Figura 1). 

Además, el fango granular tiene una alta velocidad de sedimentación en comparación con la biomasa flocular típica de los lodos activos, lo que hace posible la separación y retención del fango dentro del propio reactor sin necesidad de instalar un sedimentador adicional. Los sistemas basados en FGA resultan interesantes para el tratamiento de aguas residuales industriales con altas cargas orgánicas y/o de nutrientes. El crecimiento en forma de gránulos permite alcanzar altas concentraciones de fango y por tanto la eliminación de altas cargas contaminantes en volúmenes reducidos de reactor. Además, la estructura granular actúa como barrera y sistema amortiguador frente a algunos inhibidores de las transformaciones biológicas.

En comparación con los sistemas convencionales de lodos activos, la tecnología basada en FGA permite disminuir el espacio requerido para la implementación del sistema de tratamiento hasta el 75%, el ahorro energético puede alcanzar un 30% y los costes de operación y de inversión se pueden reducir hasta un  85% y 80%, respectivamente.

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