Introducción

Con mucha mayor frecuencia que la que francamente desearíamos, escuchamos lamentos de dueños, jefes de planta, responsables de área con expresiones similares a “se invirtió una fortuna en la bendita planta de tratamiento de efluentes y no sólo no funciona de acuerdo a lo esperado sino que a pesar de haber seguido las indicaciones de una multiplicidad de especialistas que vinieron después ($$$), la planta sigue sin funcionar y ya no sabemos que hacer.”

     Esta “trágica” descripción refleja una situación que no solamente se restringe a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.  El “nunca funcionó bien” o el “funcionó los primeros meses pero después se cayó todo” pertenece al orden del día en las visitas a plantas tanto industriales como municipales.  Con esta primera edición de www.tratabilidad.com procuraremos iluminar algunos aspectos del tratamiento de aguas residuales/efluentes que de alguna manera pueden evitar tales situaciones y en muchos casos pueden incluso comenzar a dar un retorno en la honesta inversión realizada.

Primer paso en la tarea: caracterización complexiva del líquido

     El primer paso en esta tarea incluye la a menudo demasiado descuidada fase de caracterizar el efluente a tratar sea en la etapa de proyecto/construcción o replanteo de cambios en las líneas de producción y/o anexo de actividades.  Poco podemos hablar de lograr resultados si basamos todas nuestras especulaciones y/o cotizaciones en un informe de laboratorio  parcial o precario con resultados de muestras del “líquido” o “líquidos” de digamos dos años atrás.    Cómo poder realizar una prescripción acertada  si no sabemos cuál es la “enfermedad” actual?  La adecuada caracterización del efluente es una gran parte en el camino a la solución.  Conocer un poco la cara del “enemigo”, por más imperfecta que sea la reconstrucción, es la esencia del trabajo con ciertas expectativas de éxito.

     En el tema de tratamiento de aguas residuales parte de esta caracterización puede incluir consideraciones hidráulicas (e.g. caudal promedio, apartamientos máximos y mínimos  - clásicas sobrecargas, temporales y/o crónicas), perfiles de temperaturas, así como una más o menos detallada  pero inequívocamente representativa “fotografía(s)” del líquido o líquidos a tratar, i.e. los clásicos DBO5, DQO, TKN, nitrógeno amoniacal,  P, SS.  En infinidad de contextos industriales será también importante contar con las fracciones solubles, e.g. sDBO5, sDQO así como cuantificaciones de otros constitutivos, i.e. calcio (e.g. destilerías, curtiembres), sulfatos (e.g. destilerías, industrias de aceite), aceites y grasas (i.e. constitutivos solubles en hexano; e.g. procesadores avícolas, agroindustrias, frigoríficos/mataderos, lavaderos de lana), sólidos suspendidos volátiles (VSS), entre otros.  A su vez, cada sector tendrá “complicaciones” adicionales como coloración (e.g. lixiviados, industria papel/celulosa, destilerías), metales pesados (en lixiviados aunque en general sean asimilados por la biomasa), surfactantes (industria farmacéutica),  selenio (sector minería), fenol (industria química, destilerías, industria del petróleo),  sulfuros (curtiembres, terminales petroleras).

Segundo paso en la tarea: análisis de los datos suministrados

     Recordemos que por esencia la tratabilidad no es otra cosa que la efectivización del natural proceso biológico, esto es una simple réplica en un entorno/ambiente controlado (la "bendita" planta de tratamiento) de lo que acontece naturalmente.  El objetivo de la planta de tratamiento es llevar a cabo el proceso biológico dentro del predio de la fábrica devolviendo el agua al entorno en condiciones.    Por lo tanto, para que la instalación sea exitosa deberán estar las condiciones que permitan, favorezcan o fomenten dicho proceso.

     Es bien claro que un análisis basado en un único e imperfecto parámetro como lo es la DBO5, es totalmente incompleto por varias razones, e.g.

• la remoción esperada de DBO5 puede no ocurrir, por más potencia instalada que haya o volumen de reactor/laguna, si alguno de los constitutivos esenciales para el desarrollo biológico están ausentes o en números por debajo de los requerimientos, e.g. P, N, clásicamente respondiendo a la composición en seco del material celular, o sea  P:N:DBO5 en proporción ca. 1:5:100; si hay déficit habrá que suplementar; si hay superavit habrá que incluir celdas anóxicas o anaeróbicas según corresponda;
• el propio valor reportado de la DBO5 puede ser defectuoso, no representativo o subrepresentativo  del valor real; la salvaguarda común es celosamente requerir valores simultáneos de DQO.   Es más, en ciertos contextos, e.g.  plantas de pulpa celulosa/papel, la literatura prácticamente trabaja con valores de DQO.  Hemos recibido cada tanto solicitudes de industrias papeleras que documentan cocientes DQO/DBO5 mayores a 3.  Un diseño de planta basado en un tal DBO5 probablemente sea erróneo dado que el valor "medido" de DBO5 en realidad no sea representativo de la cantidad de material orgánico realmente presente.  Todos hemos vistos informes de laboratorio que en algunos casos el cociente es aún mayor, del orden de 10 a 1, aún para otras industrias.  Es claro que "hay algo raro" y no debe procederse con datos tan precarios .       Algo similar en el dimensionamiento de procesos anaeróbicos.   
• el método de las diluciones, popularmente empleado en la determinación de la DBO5 no es de ninguna manera “perfecto” y las múltiples diluciones requeridas pueden distorsionar el contexto real, e.g. un constitutivo que es tóxico en las proporciones existentes en el efluente real es disimulado por una aparente biodegrabilidad sin problemas en el laboratorio fundamentalmente por el efecto neutralizante del tóixoc de la propia dilución.  Un mismo constitutivo no inhibidor en cierta proporción es fuertemente tóxico en la proporción presente en el efluente, un clásico contraejemplo en la medición de la DBO5. 

     Otro punto comunmente descuidado es suponer un cierto inventario de biomasa en los tanques, digamos 3,000 mg/L y basar todo el diseño de la planta en poder mantener dicha concentración mediante retorno de lodos - la frase "tu planta de tratamiento es tan buena como lo sea tu clarificador secundario..."  Ocurre que el valor real de biomasa activa puede ser una fracción del simple valor de sólidos suspendidos, aún volátiles, medido en el licor.  La progresión sería la siguiente: medimos sólidos suspendidos mediante el ensayo convencional y luego del material retenido determinamos combustión mediante lo que suponemos material orgánico.  Ahora bien, de ahí a que sea biomasa activamente involucrada en la conversión de sustrato es una buena interrogante cuya respuesta puede llegar a ser tan pobre como 50%,o incluso menos,  reflejado por medición del consumo de oxígeno sobre la base del típico consumo de 1.42 mg de O2 por mg de SSV.  Tampoco estamos contabilizando aquí la significativa pérdida de biomasa en trenes de tratamiento secuencial/lagunas en períodos o zonas de grandes precipitaciones, problema crónico de configuraciones de lagunas sin mecanismo de retorno de lodos.   

     Con estos breves comentarios sobre  caracterización incompleta, imperfección de los parámetros más comunes como ser  DBO5 y MLSSV, sin mencionar inhibiciones o interferencias de ningún tipo, es fácilmente visualizable la gran discrepancia que puede llegar a existir entre lo que pensamos que debe ocurrir y de lo que realmente ocurre en la realidad, fundamentalmente por omisiones, muchas veces involuntarias, en nuestros cálculos y diseños.  Supongamos haber alegremente dimensionado una planta con DBO5 = 562 mg/L y inventario de biomasa con un clásico valor de 3,000 mg/L.  Tipicamente estimaríamos DBOu = 1.5 * DBO5 = 843 mg/L aunque algunos de saberse el tipo de efluente, en este caso lácteo, se cubrirían con un 33% adicional, en definitiva un DBOu = 2 * DBO5.  Aún así, un monitoreo de la planta podría documentar sistemáticos apartamientos, con cargas reales de DBOu = 1640 mg/L.  Otro día podría ser DBO5 = 504 mg/L -> DBOu = 1.5 * DBO5 = 756 mg/L << que un confirmado valor real de DBOu = 2200 mg/L.  Si combinamos este "error" con el hecho (que ocurre!) que la población biologicamente activa pueda ser una fracción, e.g. 30-40-50%, del valor de MLSSV tomado para el diseño, como podemos pensar en que el "sistema" se comporte según el diseño, por más bien intencionado que hubiese sido.    

     En cierta manera cuando decimos “tratabilidad” no tenemos que inmediatamente pensar en un entorno de laboratorios sofisticados y ensayos prolongados.  Parte de la “tratabilidad” simplemente consiste en revisar los datos disponibles y tener en cuenta aspectos fundamentales, sea de naturaleza biológica, electromecánica, fisico-química.  Como desarrollaremos más en detalle en las otras dos secciones, nuestra definición de trabajo de tratabilidad o estudios de tratabilidad será simplemente encontrar una pareja efluente dado y contexto adecuado, económicamente factible,  sea en la etapa de diseño o sea ya en la etapa de operación/monitoreo.

James C. Young Environmental- Balestie & Balestie Ingenieros /C.T.I. S.A.