Los sistemas de tratamiento lodos activados son seguramente los más importantes, dentro de la categoría de las plantas de tratamiento de biomasa suspendida. Fueron descubiertos en el año 1914 por dos investigadores británicos (Arden y Lockett) y a partir de entonces, han tenido un gran desarrollo en todo el mundo, tanto para aplicaciones en plantas de tratamientos de aguas residuales urbanas, como industriales.
Son tratamientos biológicos de aguas residuales, realizados en condiciones aerobias (con aporte de oxígeno) y su principio de funcionamiento consiste en degradar la materia orgánica, con la ayuda de microorganismos aeróbicos, principalmente bacterias.
Estos microorganismos están formados principalmente por bacterias, pero también por hongos, protozoos, mohos, etc…, que incorporan a su metabolismo la materia orgánica presente en el agua, para generar nuevo tejido celular y mantener su actividad vital.
El oxígeno es un elemento imprescindible para la supervivencia y la reproducción de estos microorganismos y su presencia en el agua, se consigue insuflando aire por medio de compresores y de difusores de aire de distintos modelos. En los tratamientos de lodos activados se efectúa una primera fase de aireación, seguida de una sucesiva fase de sedimentación de los flóculos de bacterias en forma de lodos, favorecida por la buena capacidad de decantación de estos lodos, gracias a su densidad, ligeramente superior a la del agua. La repetición constante de los ciclos de oxigenación y decantación y la gran cantidad de materia orgánica presente en las aguas residuales, contribuye a aumentar constantemente la cantidad de biomasa y de lodos producida. Al mismo tiempo, esta gran cantidad de microorganismos que se van produciendo, degradan y transforman las sustancias contaminantes presentes en el agua residual que llega a la planta de tratamiento.
El nombre de lodos activos o activados surgió por la presencia, en el fondo de los tanques, de flóculos de bacterias, bajo forma de lodos, acumulados por el proceso de sedimentación y la terminología de “activados” derivó del hecho que la masa bacteriana que constituye el lodo está viva, activa y especialmente apta para retener y degradar las sustancias orgánicas.
Durante algunos años, aproximadamente el 1930, las plantas de tratamientos de lodos activados, inventadas por Arden y Lockett, funcionaban de forma prevalentemente discontinua; pero durante los años posteriores, se empezó a diseñar plantas de lodos activados con funcionamiento continuo. Los principales motivos de estos cambios en el proceso de oxigenación, fue justificado por los mismos inventores, por el atasco de los difusores de aire (en aquellos años se utilizaban difusores cerámicos), durante los periodos de pausa de la oxigenación y en la necesidad de mano de obra y de presencia continua de personal, para accionar las varias válvulas manuales y limpiar los difusores atascados.
Por estos principales motivos, se empezaron a diseñar plantas de lodos activados con fases de oxigenación continua y fase de sedimentación secundaria. Para conseguir una elevada concentración de biomasa, necesaria para realizar el proceso de digestión de la materia orgánica, en volúmenes muy reducidos, se recircula continuamente parte de los lodos recogido en la sedimentación secundaria, al compartimento de oxigenación, mezclándolo así con el agua residual que llega a la planta.
Esta recirculación es muy importante para conseguir un buen funcionamiento de las plantas de lodos activados y está ampliamente demostrado por el elevado rendimiento de estos sistemas
A partir de los años 70, se ha podido verificar un notable regreso a los esquemas de plantas de lodos activados de funcionamiento discontinuo, gracias sobre todo a la instalación de difusores de aire de burbujas finas, provistos de válvulas antirretorno y también de sistemas de control de operaciones automáticos, de bajo coste y que no necesitan la presencia de personal de mantenimiento en la planta de tratamiento.
En la actualidad se suelen instalar, tanto plantas de tratamiento de lodos activados con oxigenación continua (aireación prolongada), como de tipo discontinuo (con oxigenación temporizada). También existe una modalidad de tratamiento denominada SBR (sistema de reactores secuenciales), en la cual todas las fases del tratamiento (excluso el pretratamiento), se realizan en un único tanque.
Cualquier sea el tipo de sistema elegido, es necesario un pretratamiento de las aguas residuales crudas que llegan a las plantas. El tipo de pretratamiento depende principalmente del caudal de agua que vamos a tratar y también de las características y procedencia de estas aguas. Normalmente, en las plantas de tratamientos de lodos activados domésticas y hasta los 250 habitantes, se utilizan sistemas de pretratamiento manuales, mientras que, para plantas de capacidad superior, o aguas industriales, se suelen utilizar sistemas de pretratamiento automáticos.
También es necesaria la fase de sedimentación secundaria que consiste en una etapa de tratamiento secundario, donde los lodos formados en el tanque de oxigenación, se decantan y se recirculan hacia el mismo tanque de oxigenación, mientras que los lodos en exceso, se extraen, para su posterior tratamiento y eliminación.
La principal diferencia entre una planta de lodos activado de aireación prolongada y una de aireación discontinua, es que en la primera es posible evitar la construcción de un sedimentador primario y el flujo de agua residual puede entrar a la fase de oxigenación después de su paso por el pretratamiento, mientras que en la segunda es casi siempre necesaria la construcción de un sedimentador primario, después del pretratamiento.
En ambos casos hay ventajas y desventajas: en los sistemas de aireación continua tenemos un ahorro económico y de espacio en la construcción del sedimentador primario, pero tenemos un mayor coste de energía eléctrica y de componentes electromecánicos, mientras que en los sistemas de aireación discontinua es exactamente lo contrario.
