El principio de los tratamientos de aguas residuales biológicos aeróbicos, también denominado de lodos activados, aireación prolongada u oxidación total, se basa en el hecho de que las aguas residuales, constituidas por sustancias orgánicas biodegradables y por elementos minerales, permiten el desarrollo de bacterias aerobias heterótrofas sólo cuando está presente cierta cantidad de oxígeno y ausentes sustancias de acción inhibidora.
Estos microorganismos, después de una primera fase de crecimiento desordenado, empiezan a formar colonias de textura gelatinosa constituidas por bacterias que presentan las características de sedimentar fácilmente, al tener un peso específico superior al del agua, dejando la parte superior limpia.
La formación de los lodos activos
Es espontánea, en condiciones normales. Su cantidad irá aumentando paulatinamente en el tanque de aireación y de sedimentación secundaria y con ellos también los rendimientos de la planta de tratamiento, hasta el nivel establecido en la fase de proyecto. Posteriormente, comenzará una evacuación periódica del fango excedente, desde la sedimentación secundaria.
Las sustancias orgánicas biodegradables
Disueltas en las aguas fecales, se utilizan como forma de energía y de carbono para la biosíntesis de nuevo material celular. Mientras, las sustancias orgánicas biodegradables, presentes en estado de suspensión bruta o coloidal, son en gran parte absorbida mediante un fenómeno físico-químico en la superficie de las partículas, y lentamente transformadas en sustancias solubles gracias a la acción de exoenzimas como proteasas, celulazas y lipasas y, por tanto, se utiliza para fines energéticos y de biosíntesis.
También el material orgánico en suspensión poco biodegradable está sujeto a un cierto proceso de reducción, y lo mismo les ocurre a diversos metales, gracias a este fenómeno de absorción, siempre que no se alcancen concentraciones elevadas que puedan inhibir el proceso biológico.
Proceso de lodos activos
En el proceso de lodos activos con aireación prolongada, esto se encuentra, durante gran parte del tiempo, en fase de respiración endógena (esta es, la fase en la que los microorganismos utilizan las sustancias intracelulares de reserva procedente acumuladas), pues el material orgánico extracelular fácilmente biodegradable se ha agotado. En esta fase, las células tienden a mantenerse en un número constante. Después de un tiempo, empiezan a disminuir, puesto que los microorganismos, que han sido los primeros en agotar las sustancias de reserva, mueren; dejando disponible su protoplasma como material orgánico para la respiración de otras células, lo cual, explica el elevado nivel de mineralización de los lodos durante el desarrollo de este proceso.
En cambio, el crecimiento de los lodos es posible sólo cuando el material orgánico sobrepasa las exigencias energéticas básicas de la célula. Esta situación se da sólo en ciertos momentos del día, por lo que el crecimiento del lodo está considerablemente limitado.
El principio de los tratamientos aeróbicos de lodos activados
Es, en definitiva, el mismo que se realiza en la naturaleza en las aguas contaminadas por sustancias orgánicas. La diferencia fundamental consiste que, en las plantas de lodos activados, las fases de tratamiento se realizan en espacios y tiempos extremadamente reducidos, gracias a la elevada biomasa presente y a los dispositivos instalados para trasferir oxígeno al agua (soplantes, compresores, difusores de aire, etc.…).
Lo que se aprovecha es el enorme poder catalizador de los microorganismos, que tienen un papel fundamental en las transformaciones químicas que acontecen, en general, en la superficie de la tierra y en las aguas.
La gran actividad de las bacterias
se debe a sus pequeñas dimensiones y, por tanto, a su gran relación superficie-volumen, lo que permite un rápido intercambio de substratos y de productos residuales entre las células y el ambiente.
