La digestión aeróbica es un proceso que se utiliza en el tratamiento de aguas residuales, mayormente en la activación de lodos y/o en la mezcla de lodos. El principio químico de la digestión aeróbica es la estabilización bioquímica por medio de oxidación de moléculas que están presentes mientras ocurre el metabolismo de los microorganismos en el tratamiento de aguas residuales utilizando tanques abiertos y/o cerrados, siendo los productos de la oxidación CO2 , H2O, NH4+ , NO2– y NO3– . El aire o el oxígeno es difundido por medio de sistemas de aireación (por ejemplo; iCBA) teniendo como principal uso la mezcla uniforme del oxígeno en el agua que está siendo tratada para que los microorganismos encargados de la digestión tengan la energía suficiente para hacer este trabajo y también para sobrevivir en el medio.
Proceso microbiológico
La oxidación por los microorganismos como bacterias y protozoos, se lleva a cabo en toda la materia biodegradable (incluyendo microorganismos patógenos y virus) que se encuentra en las aguas residuales, teniendo las siguientes reacciones en general:
Materia Orgánica + oxígeno → Restos Celulares + CO2 + H2O
Restos Celulares (obtenidos de la anterior reacción) + O2 → Lodo Digerido (aquí se encuentran NH4+ , NO2– y NO3– ) + CO2 + H2O
En las primeras etapas los microorganismos se reproducen de forma logarítmica con ayuda del consumo del oxígeno, además, les permite empezar con la oxidación de la materia orgánica. Conforme continúa la oxidación de la materia orgánica presente en las aguas residuales, el crecimiento bacteriano se ve afectado por la falta de nutrientes (obtenidos de la materia orgánica) y disminuye su velocidad de reproducción por el aumento de lodo digerido disminuyendo también las fuentes de energía obtenidas de la materia orgánica, así como, la disminución del oxígeno presente en las aguas residuales. Se sabe que cuando la cantidad de materia orgánica es tan pequeña, los microorganismos comienzan a autooxidarse endógenamente (metabolismo en el interior de los microorganismos).
Antecedentes de la Digestión Aeróbica
Originalmente, la Digestión Aeróbica fue diseñada para los procesos Semibatch (Semicontinuo), proceso que actualmente ha sido mejorado ya que presenta muchas ventajas y facilidades para realizarlo. Los sólidos son bombeados y dirigidos hacia los tanques donde se desea realizar la digestión; el tiempo que se tarda este bombeo depende del volumen del tanque, volumen de los lodos, la precipitación e incluso la evaporación. En las etapas tempranas de la utilización de este proceso no se tuvo tanta aceptación por parte de la industria del tratamiento de aguas residuales ya que se tenía la duda del mecanismo de acción, así como, los costos operacionales de éste. Al pasar el tiempo y demostrar su efectividad, se descubrió la principal ventaja de la digestión aeróbica, la cual es la facilidad que se tiene de remover lodos, en comparación con otras técnicas como la digestión anaerobia (teniendo como producto metano por la ausencia de oxígeno en sus procesos). El resultado de la digestión aeróbica es la reducción de la cantidad de lodos y dejar a las aguas residuales sin malos olores. Actualmente cuando se involucra este proceso en el tratamiento de aguas son necesarios equipos eficaces para la distribución uniforme del oxígeno en las aguas residuales cuando están siendo tratadas. El equipo Hyperclassic® Mixer es uno de los mezcladores más eficientes del mercado y famoso por el cuerpo hiperboloide que lo caracteriza, su bajo consumo energético es considerable ante equipos diseñados para la misma función.
Ventajas de la Digestión Aeróbica
Varios estudios demuestran que este proceso muy utilizado en el tratamiento de aguas residuales cuenta con muchas más ventajas que desventajas, en comparación con otros procesos. Dos de ellos son la reducción de olores desagradables y eliminación de patógenos. Con respecto a la reducción de olores, todos los residuos del proceso de oxidación son CO2 y agua, en comparación con la digestión anaerobia que produce una variedad de gases como metano y sulfuro de hidrógeno los cuales son olores muy penetrantes e incómodos. Cuando se utiliza en plantas tratadoras cercanas a civilización humana reduce en gran manera los olores y las molestias que podrían generar alrededor. Con respecto a la eliminación de patógenos se debe a la oxidación (y generación de radicales libres) de la materia orgánica haciendo cambios fisicoquímicos que no son habituales para los patógenos. La Producción de composta de calidad es otra de las ventajas de este proceso, ya que es lo resultante del final del proceso, conteniendo nutrientes que son utilizados eficazmente como fertilizante natural. A diferencia de otros métodos de tratamiento de residuos, la composta generada por la digestión aeróbica contiene menos patógenos, lo que lo convierte en una enmienda ideal para los cultivos en la agricultura. La utilización de composta natural reduce la necesidad de fertilizantes químicos, lo que no solo disminuye los costos para los agricultores, sino que también minimiza el impacto ambiental asociado con el uso excesivo de productos químicos sintéticos. Desde el punto de vista energético, la digestión aeróbica es más eficiente en comparación con la anaeróbica. Aunque el proceso aeróbico requiere una fuente de oxígeno, esta necesidad puede ser manejada eficientemente mediante el uso de sistemas de ventilación y aireación que optimizan el consumo energético. Además, la capacidad de la digestión aeróbica para producir composta de alta calidad y descomponer los residuos de manera más completa puede justificar el uso de energía en el proceso.
