La depuración biológica es uno de los procesos más eficientes y sostenibles para tratar aguas residuales, y en ella los microorganismos juegan un papel fundamental.
Debido al aumento de la población y al impacto negativo que producen las actividades humanas sobre el medio ambiente, resulta necesario investigar y desarrollar técnicas y procesos que satisfagan las necesidades humanas minimizando dichos impactos. En este aspecto la gestión de las aguas residuales juega un papel fundamental.
Una planta de tratamiento de aguas residuales, logra emular a la naturaleza. La base, tanto en la naturaleza como en la EDAR para eliminar la contaminación es la misma, las bacterias.
El papel de los microorganismos en la depuración
En este tipo de procesos, los microorganismos son los grandes protagonistas. Hablamos principalmente de bacterias que se encargan de degradar la materia orgánica presente en el agua residual.
Los microorganismos son la base del tratamiento biológico. El desarrollo del tratamiento biológico, es el empleo de microorganismos para la eliminación de sustancias presentes en el agua.
Se lleva a cabo todo un proceso biológico que permite que los microorganismos supriman los contaminantes presentes. Su actividad convierte los contaminantes en biomasa, gases inertes y agua tratada que puede reutilizarse o vertirse según la normativa ambiental.
En el tratamiento de agua, el microorganismo suele tener una connotación negativa. Sin embargo, también, en determinados casos, pueden tener un lado positivo dentro del proceso de tratamiento de aguas residuales.
Esto se debe a que ciertos microorganismos logran que un agente contaminante pierda su capacidad para perjudicar al ser humano. Este método, únicamente se emplea en aquellos casos donde la contaminación puede ser asimilada por los microorganismos.
La tendencia natural en la naturaleza es recuperarse. Observando este tipo de bacteria capaz de hacer inofensiva a ciertos tipos de contaminantes, podemos comprobar cómo la naturaleza dispone de mecanismos para su regeneración. A pesar de disponer de recursos, la mano del hombre ayuda a la naturaleza.
Cómo compiten bacterias y microalgas
Los sistemas de cultivo de microalgas alimentados con aguas residuales como fuente de nutrientes resultan una estrategia beneficiosa desde el punto de vista medioambiental.
En este trabajo se evaluó la competencia de un cultivo de microalgas y bacterias en la depuración del efluente de un AnMBR.
Para ello se realizaron diferentes ensayos a escala laboratorio orientados a evaluar el rendimiento algal en las siguientes condiciones: inhibición del proceso de nitrificación, presencia de diferentes concentraciones de nitrito (5, 10 y 20ppm); y diferentes tiempos de retención celular (4,5 y 2 días).
| Condición evaluada | Valores ensayados |
|---|---|
| Concentración de nitrito | 5, 10 y 20ppm |
| Tiempo de retención celular | 4,5 y 2 días |
| Proceso analizado | Inhibición del proceso de nitrificación |
Los resultados mostraron, que el rendimiento algal se vio favorecido en condiciones de inhibición del proceso de nitrificación y que las concentraciones de nitrito ensayadas produjeron un efecto inhibitorio sobre las microalgas.
Los sistemas de cultivo de microalgas alimentados con aguas residuales como fuente de nutrientes resultan una estrategia beneficiosa desde el punto de vista medioambiental.
La competencia entre microalgas y bacterias depende, por tanto, de las condiciones del reactor, de la disponibilidad de nutrientes y de la presencia de compuestos que puedan inhibir a alguno de los grupos microbianos.
Fangos activados y biodiscos
Comprender cómo funcionan procesos como los fangos activados y los biodiscos permite valorar la complejidad del tratamiento de aguas y la importancia de mantener los sistemas regulados y supervisados.
Fangos activados
En este sistema, el agua residual se mezcla con lodos biológicos que contienen microorganismos activos. Dichos microorganismos metabolizan la materia orgánica y posteriormente, los fangos se separan del agua clarificada y parte de ellos se recircula para mantener la población microbiana.
En el caso de un tratamiento en EDAR, primero tiene lugar un filtrado preliminar de sustancias con cierto tamaño y posteriormente las sustancias inferiores.
En un periodo de tiempo razonable, los flóculos pueden ser decantados. Al alcanzar una masa crítica, es posible proceder al decantado, resultando un agua libre de contaminantes.
El uso habitual de este sistema, supone la supresión de la materia orgánica biodegradable. La utilización de este método es una de las más extendidas en el tratamiento de aguas residuales por su simplicidad y bajo coste de ejecución.
No sólo se aplica a usos urbanos. Además, la eficacia que ofrece este sistema de tratamiento de aguas residuales, hace que, su aplicación llegue más allá del tratamiento de aguas urbanas.
Biodiscos
Este proceso consiste en una serie de discos rotativos recubiertos de microorganismos que, al girar, alternan entre el contacto con el agua y el oxígeno del aire. Esto favorece la degradación de la materia orgánica de forma continua y eficiente.
En este modelo, la biomasa se halla en un soporte que se sitúa sumergido en el interior del reactor.
Tipos de microorganismos y metabolismo
Podemos distinguir distintas clases de bacterias. Básicamente encontramos dos tipos, depuradoras y filamentosas.
En el caso de bacterias depuradoras, es un tipo de bacteria aerobia. Sin embargo, si se trata de filamentosas, pueden prescindir del consumo del oxígeno.
Pseudomonas: Logran alcanzar el 80% del lodo activo.
La simbiosis es el proceso que permite a las bacterias asimilar las sustancias disueltas.
Las bacterias aeróbicas propician procesos de oxidación y nitrificación. Sin embargo, para desarrollar estos procesos, necesitan oxígeno.
Es a través del consumo de oxígeno cuando los microorganismos pueden procesar la materia orgánica.
Se utiliza la asimilación de materia orgánica y nutrientes por parte de los microorganismos. El microorganismo realiza esta asimilación para su desarrollo y siendo el oxígeno un elemento presente en este mecanismo al realizar la función de aceptor de electrones.
Procesos aerobios
Este método supone un gasto energético elevado y una producción de fango significativa a causa del desarrollo de los microorganismos.
Las bacterias aeróbicas propician procesos de oxidación y nitrificación. Sin embargo, para desarrollar estos procesos, necesitan oxígeno.
Procesos anaerobios
Existe otra posibilidad, y es la completa ausencia de oxígeno.
El proceso anaerobico se desarrolla a través del metabolismo que procesan distintas bacterias. Estas bacterias son sintróficas, cuya particularidad básica es la de provocar una reacción química con la unión de distintos tipos.
- Hidrolíticas.
- Fermentativas acidogénicas.
- Acetogénicas.
Este tipo de bacteria, a través de la metabolización, genera H2.
En este método, es la materia orgánica en sí la que realiza la función de aceptor de electrones. El oxígeno no tiene presencia en este proceso, sin embargo, a lo largo de este tratamiento, se obtienen otros gases.
Procesos anóxicos
En este tipo de proceso, el aceptor no resulta el oxígeno ni la materia orgánica. Es en este método, donde el aceptor de electrones resulta ser otro elemento presente en el medio como son los nitratos, sulfatos, el hidrógeno, entre otros.
Enfocando el caso del nitrato como aceptor final, el nitrógeno que forma la molécula de nitrato se convierte en nitrógeno gas.
Condiciones que regulan la competencia microbiana
Ambos métodos requieren un control técnico muy preciso para mantener las condiciones de oxigenación, temperatura, pH y recirculación de los lodos.
La simbiosis depende del correcto funcionamiento de la EDAR. Se debe lograr a través de mecanismos que la oxigenación sea la óptima.
Un aspecto que debe ser tenido en cuenta es la resistencia de los microorganismos. Viven en un rango de entre 9 y 28 grados.
La elección del proceso, está condicionada por las condiciones del caso. En cada caso de agua a tratar, las condiciones individuales determinarán, junto a las características del efluente, la idoneidad de un método u otro.
Son distintos aspectos los que condicionan si la biomasa debe tener carácter fijo o móvil. Por un lado, debe considerarse las características propias del efluente, también es necesario la naturaleza de la industria que lo emplea y la calidad precisada en el agua.
La elección del proceso biológico más apropiado dependerá de la situación del efluente. Las características que ofrece el efluente, el sector industrial que opera la efluente y las necesidades de calidad en el agua son determinantes.
Biomasa libre, biomasa fija y sistemas de membranas
Podemos distinguir dos situaciones en el incremento de la biomasa. Por un lado, la biomasa puede desarrollarse de forma libre, sin sujeción a parte alguna del biorreactor y por otra parte, puede encontrarse en un punto de apoyo.
En el primero de los casos, desarrollándose sin soporte, se da en los reactores secuenciales y en los reactores de biomembrana (MBR).
Es un modelo que funciona de forma discontinua y, el cual, permite que todos los procesos se desarrollen en el tanque, siguiendo los procesos una línea temporal.
Este método es similar al proceso convencional, tiene una diferencia relevante, el sistema MBR tiene en su interior un módulo de membranas de ultrafiltración.
Esta diferencia, el módulo de membranas de ultrafiltración, facilita la distinción del fango y del líquido a través de las membranas.
En este modelo, la biomasa se halla en un soporte que se sitúa sumergido en el interior del reactor.
Tratamientos terciarios y calidad del efluente
El éxito de la depuración biológica depende en gran medida del monitoreo y de la implementación de tratamientos terciarios adecuados: desinfección mediante cloración automatizada, filtración, ultrafiltración o utilización de filtros verdes superficiales.
Estos tratamientos garantizan la calidad del agua final, protegiendo tanto a los consumidores como al medioambiente.
En las depuradoras que atienden a poblaciones pequeñas no se exige un tratamiento específico para reducir nitrógeno y fósforo. Por ejemplo, es raro que se aplique un tratamiento terciario, un tipo de tratamiento biológico que permitiría tratar de forma más eficiente las aguas residuales.
Actualmente asistimos a una de las sequías más severas en la península ibérica y gran parte de Europa. Las sequías provocan una elevada disminución de los recursos hídricos, que se ve incrementada en arroyos de bajo caudal en la región mediterránea.
Muchos de estos arroyos, en zonas urbanizadas, siguen fluyendo gracias a la aportación de los efluentes de las estaciones de depuración de aguas residuales.
Los efluentes de depuradora parecerían una buena contribución para mantener los ecosistemas acuáticos en este tipo de sistemas.
Soluciones basadas en la naturaleza
Nuestra solución basada en la naturaleza de estudio parte de utilizar comunidades microbianas planctónicas y bentónicas, también capaces de asimilar nutrientes, simulando las que se encontrarían en ríos y arroyos.
Este tipo de tratamiento de las aguas residuales reduciría los costes económicos y energéticos actuales en depuradoras de mayor capacidad.
Los resultados obtenidos hasta el momento indican que este tipo de tecnología podría ser capaz de reducir el aporte de nutrientes, los contaminantes emergentes y algunos genes de resistencia a los antibióticos en el ecosistema receptor.
Control, supervisión y optimización de los tratamientos biológicos
La combinación de conocimientos microbiológicos con ingeniería de procesos permite optimizar el rendimiento, reducir las incidencias y prolongar la vida útil de las instalaciones.
De esta forma aseguramos que el sistema funciona correctamente y dentro de los parámetros legales y técnicos exigidos.
Las empresas de tratamiento de aguas en Madrid no solo deben encargarse de instalar estos sistemas, sino de mantenerlos, reformar los existentes y dar apoyo técnico especializado en las distintas fases del proceso.
Un sistema con la más avanzada tecnología y técnicas que permiten obtener un agua de alta calidad para su vertido o reutilización.
Exigencias normativas y retos de la depuración
Para nadie medianamente informado es un secreto que España es uno de los países de la Unión Europea con mayor número de expedientes de infracción abiertos por incumplimiento de la normativa europea que regula el tratamiento de las aguas residuales.
No está de más señalar, a fin de tener conciencia de la gravedad del problema, que las aguas residuales no tratadas pueden estar contaminadas con bacterias y virus por lo que suponen un riesgo para la salud humana y pueden contaminar lagos, ríos, suelos, costas y aguas subterráneas.
Contienen asimismo nutrientes, como el nitrógeno y el fósforo, capaces de dañar las aguas dulces y el medio marino al favorecer la proliferación excesiva de algas que asfixian otras formas de vida.
El Pacto Verde Europeo establece un objetivo de contaminación cero para la UE, que beneficia a la salud pública, el medio ambiente y la neutralidad climática, además de mejorar la resiliencia de Europa.
A estos efectos, inclusive con anterioridad al mismo, la Directiva sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas (Directiva 91/271/CEE del Consejo) se dictó con el objetivo de proteger el medio ambiente de los efectos adversos de las aguas residuales urbanas procedentes de los sectores doméstico e industrial.
Con arreglo a la Directiva, las aglomeraciones urbanas están obligadas a poner en marcha las infraestructuras necesarias para recoger y tratar sus aguas residuales urbanas, eliminando o reduciendo así todos sus efectos no deseados cuando se vierten en las masas de agua.
De conformidad con esta Directiva sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas, los Estados miembros de la UE debían establecer un tratamiento secundario de todos los vertidos procedentes de aglomeraciones urbanas de más de dos mil equivalentes habitante, y un tratamiento más avanzado en las aglomeraciones urbanas de más de diez mil equivalentes habitantes en zonas sensibles designadas.
El tratamiento secundario complementa la eliminación de materia sólida procedente de aguas residuales urbanas (el denominado tratamiento primario) con la descomposición de las sustancias orgánicas mediante bacterias.
A veces se requiere un tratamiento adicional para proteger los medios acuáticos sensibles. El tratamiento más estricto puede consistir en la desinfección del efluente sometido a tratamiento para proteger las aguas de baño o las aguas para cría de moluscos.
También puede consistir en la eliminación de fósforo o nitratos (nutrientes presentes en las aguas residuales) para proteger las aguas que se hallen amenazadas por la eutrofización.
El objetivo de la legislación de la UE, como la Directiva sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas, es en definitiva proteger la salud humana y salvaguardar el entorno natural, y es fundamental que los Estados miembros la apliquen plenamente a fin de alcanzar ese objetivo.
Nuevas exigencias para las aglomeraciones urbanas
Más recientemente, el Consejo Europeo ha aprobado la nueva Directiva de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas que amplía el ámbito de aplicación a aglomeraciones más pequeñas, abarca más contaminantes, incluidos los microcontaminantes, y contribuye a la neutralidad energética.
Los Estados miembros de la UE dispondrán en este supuesto de un plazo de hasta 31 meses para adaptar su legislación nacional a las nuevas normas establecidas tras la aprobación de la directiva.
Con esta nueva directiva, los Estados miembros deben tratar las aguas residuales de todas las aglomeraciones de más de 1.000 equivalentes de población (e-h) de acuerdo con las normas mínimas de la UE, en lugar del umbral de 2.000 equivalentes de población establecido en las normas anteriores.
Y para combatir mejor la contaminación y evitar el vertido de aguas residuales urbanas sin tratar al medio ambiente, todas las aglomeraciones de entre 1.000 y 2.000 equivalentes de población deben estar dotadas de sistemas colectores y todas las fuentes de aguas residuales domésticas deben estar conectadas a estos sistemas antes de 2035.
En el caso de dichas aglomeraciones, antes de 2035 los Estados miembros tendrán que eliminar la materia orgánica biodegradable de las aguas residuales urbanas (tratamiento secundario) antes de que se viertan al medio ambiente.
Se aplicarán excepciones a los Estados miembros en los que la cobertura de los sistemas colectores sea muy baja y, por tanto, se exijan inversiones significativas a fin de dar cumplimiento a estos objetivos.
De aquí a 2039, la eliminación de nitrógeno y fósforo (tratamiento terciario) será obligatoria para las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas que traten aguas residuales urbanas con una carga de 150.000 equivalentes de población o más.
En el caso de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas, en 2045, además, los Estados miembros tendrán que aplicar un tratamiento adicional para eliminar los microcontaminantes.
Competencias administrativas y responsabilidad sobre la depuración
En lo que se refiere al objeto de este comentario, y como es conocido, la legislación básica de régimen local dedica distintos artículos -en concreto los artículos 25, 26 y 86- a esta concreta materia.
Y se complementan dichas previsiones con lo que se previene en la legislación autonómica y la sectorial de aguas (también en el doble plano estatal-autonómico).
Hasta hace bien poco, y en base a la propia jurisprudencia del Tribunal Supremo (STS de 25 de abril de 1989 ECLI:ES:TS:1989:14055), se había mantenido por la jurisprudencia la competencia municipal, y con ello la responsabilidad, sobre la depuración de aguas residuales.
Sin embargo, la más reciente jurisprudencia del Tribunal Supremo ha matizado dicha cuestión.
Primero en las SSTS de 29 de julio de 2021 (rec. 223/2020) y de 26 de enero de 2022 (rec. 341/2020) en las que se abordaba la determinación de la responsabilidad de la Administración local o de la autonómica por el incumplimiento del Derecho de la Unión Europea por el que había sido condenado el Reino de España por el TJUE, precisamente en relación con las obligaciones en materia de depuración de aguas residuales impuestas por la Directiva 91/271/CEE, y se concluyeron en la mismas que era preciso distinguir entre la competencia relativa al saneamiento o depuración de las aguas residuales y la competencia relativa a la realización de las obras hidráulicas necesarias para la prestación de aquel servicio y que la competencia para esto último correspondía a las administraciones autonómicas allí concernidas.
Más recientemente, en la STS de 16 de octubre de 2024 (rec. 7868/2022) se vuelve sobre ello.
Y esta vez se recogen consideraciones que directamente abordan la competencia sobre dicha materia, y con ello volvamos a reiterarlo la responsabilidad, delimitando el alcance de las previsiones establecidas en la legislación local y sectorial de aguas, estatal y autonómica, remitiendo a lo establecido en la concreta legislación autonómica sobre la materia la determinación de la competencia.
La cuestión casacional planteada en el recurso que presentaba interés casacional objetivo para la formación de la jurisprudencia consistía en determinar si resultaba exigible a los municipios con población inferior a 2.000 habitantes la prestación del servicio o el ejercicio de la competencia relativa al tratamiento o depuración de aguas residuales, en el marco de la legislación básica de régimen local.
El interés de la sentencia, por tanto, era máximo ya que ahora no se trataba de dilucidar la responsabilidad sino que, de frente, se abordaba a quien se atribuía la competencia.
Así las cosas, y a la vista de las alegaciones de las partes, parte el Tribunal de la jurisprudencia constitucional, dictada a propósito de las modificaciones en la legislación local acontecidas en 2013, para subrayar que el artículo 25 de la LBRL no es una norma atributiva de competencias.
El artículo 25 de la LBRL se limita a identificar una serie de materias de interés local para que, dentro de ellas, las leyes sectoriales, estatales o autonómicas, atribuyan a los entes locales competencias propias en función de ese interés local.
El art. 25.2 LBRL sigue funcionando, por tanto, como una garantía legal (básica) de autonomía municipal (arts. 137 y 140 CE) a través de la cual el legislador básico identifica materias de interés local para que dentro de ellas las leyes atribuyan en todo caso competencias propias en función de ese interés local.
Este precepto, como hemos dicho, a diferencia del anterior, en su apartado primero sí efectúa una atribución competencial directa a los municipios. Pero de ella tampoco cabe deducir que los ayuntamientos de menos de 2.000 habitantes estén obligados a establecer un sistema de tratamiento de aguas residuales.
Dentro de la expresión «alcantarillado» no cabe incluir, como pretende la recurrente, el tratamiento de aguas residuales.
Planificación y prestación de servicios especializados
La Comisión había incoado varios procedimientos de infracción por la falta de recogida y tratamiento de aguas residuales en un gran número de aglomeraciones de toda España lo que ha dado lugar inclusive a distintas sentencias del Tribunal contra nuestro país multándolo, sustantivamente y mediante multas coercitivas hasta su cumplimiento, por su demora en dar cumplimiento a lo dispuesto en la normativa europea.
Lo cierto es que, como reconoce el propio Plan Nacional de Depuración, Saneamiento, Eficiencia, Ahorro y Reutilización DSEAR (2022-2027), aún hoy y a pesar del tiempo transcurrido, España está lejos de depurar adecuadamente todas sus aguas residuales y, en consecuencia, de cumplir con las obligaciones establecidas en la normativa europea existente en la materia e indica que este problema afecta de manera desigual a los territorios.
Tras sucesivos avisos en forma de cartas de emplazamiento y Dictámenes motivados a lo largo de los últimos años (2012, 2015, 2021), tuvimos noticia a finales de diciembre de 2023 de que la Comisión había de nuevo decidido llevar a nuestro país ante el TJUE.
Justificaba dicho órgano europeo su decisión por el incumplimiento generalizado de la normativa europea y, tras constatar que, en el caso de 29 aglomeraciones urbanas, España «sigue teniendo que garantizar que disponen de sistemas colectores de aguas residuales y que, cuando esté justificado el uso de sistemas individuales u otros sistemas adecuados, se alcance el mismo nivel de protección medioambiental que con un sistema colector».
Y sobre otras 225 aglomeraciones España «sigue sin ofrecer el grado de tratamiento exigido a toda la carga contaminante de las aglomeraciones o no ofrece los resultados de tratamiento necesarios en lo que respecta a los vertidos después del tratamiento».
La combinación de conocimientos microbiológicos con ingeniería de procesos permite optimizar el rendimiento, reducir las incidencias y prolongar la vida útil de las instalaciones.
Por ello es tan importante contar con una empresa con experiencia en la depuración de aguas.
Depuración de aguas residuales
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