COMPARACIÓN TÉCNICA ECONÓMICA ENTRE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS DE LODOS ACTIVADOS Y BIORREACTOR DE MEMBRANA

Abstract

Actualmente, el problema derivado del vertido de las aguas residuales al acantarillado público ha suscitado un creciente interés medioambiental. Las autoridades gubernamentales a nivel mundial y nacional han endurecido las normativas que exigen el tratamiento de aguas residuales y los límites de vertido. Este hecho ha requerido de nuevos estudios de procesos que permitan cumplir con éstas y futuras normativas. Teniendo en cuenta lo anterior, se ha estudiado tratar un agua residual con un alto contenido de materia orgánica mediante una tecnología que se adapte a las necesidades del medio. La nueva tecnología de biorreactores de membrana (BRM) responde en gran parte a estas exigencias. Un BRM puede definirse como una modificación de los procesos convencionales de tratamiento aerobio donde se realiza un reemplazo de los sedimentadores secundarios por unidades de membrana. El acoplamiento de una membrana en un reactor ha suscitado un creciente interés debido a las ventajas inherentes que el proceso de BRM ofrece con respecto al tratamiento convencional de lodos activados. De éstas, la compactación del proceso y la calidad del efluente son las más destacables. El proceso de membrana tiene la ventaja de permitir una mayor concentración de biomasa en el reactor y puede eliminar la necesidad de un proceso de desinfección por separado. La combinación de una alta concentración de biomasa y la completa retención de sólidos permite operar con elevadas edades de lodo, lo que unido a las bajas relaciones alimento/microorganismo reducen la producción de lodo, siendo la mitad de la producción del sistema de lodos activados. Asimismo, se permite trabajar con tiempos de retención hidráulica menores, lo que proporciona una mayor compacidad a la planta, alcanzándose en promedio una disminución de aproximadamente 25% de la superficie utilizada con respecto al sistema de lodos activados. Todas estas características, están contrarrestadas por otras que en cierta manera limitan la masificación de los BRM. Los dos inconvenientes principales que presenta esta tecnología son el fouling y los costos derivados de las propias membranas. El fouling es un problema operacional propio de un proceso de filtración que consiste en la deposición de partículas en la superficie de la membrana, limitando así el flujo de permeado obtenido. La restauración de este flujo hace necesaria una limpieza de las membranas que deriva en costos de mantenimiento elevados. Es por esto que se realizó un análisis económico donde se obtuvieron las tarifas (UF por [m3] de agua tratada) para cada sistema de tratamiento y considerando dos precios distintos de terreno (2 [UF/m2] y 20 [UF/m2]). A partir de esto se concluyó que en todos los escenarios el sistema de lodos activados es más conveniente. Este escenario cambia al variar el costo de electricidad y el de disposición de lodos, ya que si se disminuye más de un 20% el costo en electricidad o si se aumenta el costo de disposición al doble, una planta con 1500 usuarios con un precio por terreno de 20 [UF/m2] y con parte del financiamiento privado, conviene el sistema BRM. Además, si se considera la inversión total se puede decir que si el terreno tiene un precio de 20 [UF/m2], siendo una planta ubicada en una zona urbana, a partir de los 749 usuarios es más conveniente invertir en una planta modalidad BRM. Se puede apreciar que son limitados los escenarios donde el sistema de BRM es más conveniente que el sistema de lodos activados. Esto se debe principalmente a los costos en energía, por lo que se recomienda crear estrategias de operación y control que permitan disminuir la cantidad de bombas, además de estudiar el modo de disminuir la demanda de aireación por parte de la membrana.