Caso de estudio: Ciudad de Miner, MO

Descarga Sucia

Miner, Mo., con una población de 980 habitantes, es una pintoresca comunidad rural ubicada entre St. Louis (Missouri) y Memphis (Tennessee). La planta de tratamiento de aguas residuales de Miner, con 20 años de antigüedad, se enfrentaba a varios problemas técnicos en 2012. La vieja laguna aireada de tres celdas y 47.63 m3/Hr de capacidad tenía una gran cantidad de sólidos suspendidos. Sus concentraciones de amoniaco y nitrógeno estaban por encima de sus objetivos. “Había varias cosas mal con la planta”, dijo el operador en jefe Marvin Hatton. Miner necesitaba limpiar su descarga para cumplir con las regulaciones del Departamento de Recursos Naturales (Department of Natural Resources, DNR) de Missouri y de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (Environmental Protection Agency, EPA). El personal de la planta y el ingeniero de la Ciudad de Miner, Norman Lambert, decidieron que había llegado el momento de hacer una actualización de servicio completa. Llamaron a Environmental Dynamics International (EDI) para evaluar los problemas y desarrollar un plan de rehabilitación. Decidieron que debían remplazar la planta vieja por una completamente nueva.

“Hubiera sido igualmente de económico instalar una nueva [planta] que limpiarla y volver a ponerla en funcionamiento”, dijo Hatton. “Honestamente, era el momento de actualizarse”.


Menor tamaño para la actualización

Lambert seleccionó a EDI para diseñar e implementar una nueva planta de tratamiento lagunar para Miner. EDI propuso una laguna de aireación extendida con decantación intermitente o IDEAL™ por sus siglas en ingles. La solución se basó en eliminar los sólidos, en la demanda de oxígeno y en el amoniaco en las aguas residuales de Miner. IDEAL™ puede proporcionar una nitrificación completa mientras elimina una gran cantidad del nitrógeno total mediante la desnitrificación. El proceso total de IDEAL™ usa dos estanques; una zona IDEAL™ para el tratamiento avanzado, seguida de un tanque de mezcla parcial con una zona de reposo para el almacenamiento del lodo biológico y separación de los sólidos, reduciendo así el tamaño de la planta de Miner mientras aumenta su eficacia. IDEAL™ airea el influente durante dos horas para eliminar DBP y permitir la nitrificación antes de ingresar en una fase de reposo anóxica y decantación (una hora cada una), lo que ofrece la desnitrificación, retiene la biomasa y descarga agua limpia. El supernadante y el lodo de purga estabilizado se mezclan parcialmente en el segundo estanque para mantener un nivel positivo de oxígeno para digerir los sólidos y evitar la producción de amoniaco. Una pequeña porción del estanque secundario es una zona de reposo en donde se asientan los sólidos que no quedaron atrapados durante el reposo en la zona de mezcla parcial, lo que permite que fluya agua limpia fuera del estanque hacia la desinfección con rayos UV. Finalmente, las aguas residuales tratadas se descargan en la zanja norte.

“Es una plantita muy buena”, dijo Hatton. “Nuestras cifras han sido realmente buenas. Muy buenas”.


Grandes mejoras

Cuando la construcción para el proceso IDEAL™ se completó en noviembre de 2012, Hatton dijo que los representantes de EDI estuvieron una semana capacitando a su personal para usar los equipos y procesos nuevos. En un esfuerzo conjunto, la Ciudad de Miner y EDI evaluaron la eficacia de la planta durante un invierno con fríos record en 2013/2014. Hatton y su personal reunieron muestras de compuesto del influente y del efluente de la planta dos veces por semana, mientras registraban la temperatura en IDEAL™. Estas muestras se enviaron a Environmental Análisis South en Jackson, Mo., en donde se midió el nivel total de sólidos suspendidos, amoniaco, DBO, nitrito, nitrato y nitrógeno total. De forma consistente, los análisis de la eliminación de nutrientes entrantes y salientes fueron muy positivos. Los niveles de amoniaco, por ejemplo, tenían un promedio de 27 mg/l en las aguas residuales que entraron en la planta, y bajaron a menos de 0.05 mg/l en la descarga; ni una sola muestra sobrepasó el límite de detección del método en el análisis, incluso cuando la temperatura en IDEAL™ bajó de 3 °C. Igualmente, el DBO bajó de 230 mg/l a 4.5 mg/l, y los sólidos suspendidos disminuyeron de 104 mg/l a 5.3. El nitrógeno total bajó un 66 % de 32 mg/l a 11 mg/l.

Hatton dijo que las muestras que obtuvieron los oficiales estatales del DNR de Missouri durante una visita a la instalación también arrojaron resultados positivos en las pruebas. Él adjudicó la mejora en la calidad del agua al proceso más eficaz de IDEAL™. La instalación de IDEAL™ permitió que la planta de tratamiento de aguas residuales de Miner cumpliera con los requerimientos regulatorios del DNR.


Sociedad en curso

Hatton dijo que IDEAL™ fue fácil de instalar y que requiere poco mantenimiento, lo que da resultados muy favorables. Sin embargo, para contar con más apoyo para el mantenimiento del sistema de tratamiento de aguas nuevo, Miner está buscando firmar un contrato de mantenimiento con EDI. El Consejo de la Ciudad de Miner votará sobre la propuesta de que EDI proporcione asistencia adicional para el mantenimiento a la planta de tratamiento de aguas residuales de Miner. Si Miner y EDI celebran un acuerdo de mantenimiento para asegurar el éxito sostenido de la solución IDEAL™, Hatton dijo que agradecería las visitas ocasionales de servicio de EDI.

“Si tengo algún problema, puedo llamar y ellos ayudarán a resolverlo por teléfono, y si eso no funciona, ellos vendrán”, dijo. “Ellos han sido realmente buenos con nosotros”.

Caso de estudio: Ciudad de Grantsville, Utah

El dilema de la descarga

Diseñada originalmente con una capacidad para 118 m3/h, la planta de tratamiento de aguas residuales de Grantsville recibe las aguas residuales de casi 10,000 residentes de Grantsville, Utah, al oeste de Salt Lake City. En 2009, la planta tenía muchos problemas para cumplir con los requerimientos de descarga de la ciudad para amoniaco, SST y DBO. De acuerdo con Ron Griffin, el operador de la planta, las aguas residuales tratadas podían violar los requerimientos de descarga con tanta regularidad que tenía que contenerlas durante seis meses del año para limitar las violaciones.

“Siempre había algún problema cada seis meses; nuestro amoniaco o nuestro DBO”, dijo Griffin. “Entonces, sólo descargaba seis meses al año. Descargaba durante tres meses, contenía durante tres meses, descargaba tres meses y después contenía tres meses”.


Identificar la causa

La causa del problema pudo rastrearse a un aireador de superficie en el estanque principal de tratamiento de la planta. El aireador creaba una zona aeróbica en los últimos 1.2 a 1.5 m (4 a 5 pies) del estanque y mantenía una zona anaeróbica en el resto de la columna de 3 m (10 pies). De acuerdo con Griffin, el proceso anaeróbico era lento e ineficaz, y los subproductos, sulfuro de hidrógeno y metano, causaban olor. La planta necesitaba un sistema más eficaz que permitiera una descarga continua del efluente tratado y que tuviera la capacidad para cumplir con los requerimientos futuros de eliminación de amoniaco. La planta tenía dos opciones: convertir los estanques no aireados existentes en estanques aireados, o construir estanques nuevos que cumplieran con los requerimientos estatales


Seleccionar una solución

Para Griffin, había una respuesta obvia: “Era mucho más rentable usar nuestra infraestructura y estanques existentes y solo añadir los [aireadores]”. Después de realizar evaluaciones, Environmental Dynamics International (EDI) propuso usar una laguna de aireación extendida decantada intermitentemente o IDEAL™ por sus siglas en inglés. IDEAL™ es un sistema de aireación extendida basado en una laguna que trata las aguas residuales usando un proceso en por lotes (Batch). El proceso de IDEAL™ permite un flujo continuo de aguas residuales sin tratar, que después pasa por una fase secuenciada de aireación con reacción y mezcla, seguido de una fase de reposo. Finalmente, el agua se decanta y descarga en los estanques de pulimiento.

Después de retirar el aireador de superficie existente en el estaque principal, los contratistas instalaron el sistema IDEAL™. El equipo necesario para la actualización incluía un sistema de aireación de laterales flotantes de EDI con unidades FlexAir 88S combinadas con difusores de burbuja fina, Biocortina BioReef™, y cuatro tubos de decantación de 60.9 cm (24”)


Proceso de tratamiento mejorado

El sistema comenzó a operar en julio de 2010. Con el nuevo proceso de tratamiento, las aguas residuales pasan por un cribado para eliminar todas las partículas grandes y pasan después a la celda primaria, compuesta por el sistema IDEAL™. “El sistema tiene bombas de aire grandes que [airean] desde el fondo del estanque, toda el la profundidad de 3 m (10 pies) se convierte en una zona aeróbica", dijo Griffin. El proceso de tratamiento aeróbico es mucho más agresivo y contundente. Como el aire se aplica en el fondo de la laguna, en lugar de arriba hacia abajo, es un proceso más eficaz. Como los subproductos son dióxido de carbono y vapor de agua, se eliminan los olores.

Después de este proceso, el agua se decanta de la primera celda y viaja por dos celdas parcialmente mezcladas y una celda de reposo. Se desinfecta con luz UV antes de la descarga. El agua después se descarga en los Blue Lakes, una pequeña área silvestre al norte de la planta, y se usa principalmente para la irrigación de pastura


Resultados de calidad

La actualización del sistema dio como resultado un aumento de la capacidad de la planta, ahora de 236 m3/h, y la calidad del efluente mejoró drásticamente. “Con la actualización, el amoniaco bajó a menos de 1 mg/l y no se detectó DBO. Literalmente estoy indicando como no detectado en mi reporte aproximadamente el 80 % de las veces para DBO, SST y amoniaco, e incluso E. coli. Se ha logrado un agua de una calidad realmente buena”, expresó Griffin