Cómo eliminar el abultamiento filamentoso de lodos con DZ 9966

El esponjamiento de lodos sigue siendo uno de los retos más persistentes en las plantas de tratamiento de aguas residuales pequeñas y medianas, en particular durante los cambios estacionales que afectan la relación alimento-microorganismos (F/M), la relación nitrógeno-fósforo (N/P) y la temperatura. Estos cambios operativos suelen desencadenar el sobrecrecimiento de organismos filamentosos o de biofilms, lo que provoca mala sedimentación de los lodos, un índice volumétrico de lodos (SVI) alto e ineficiencias en el clarificador secundario.

En los últimos años ha surgido una solución prometedora: las especies reactivas de oxígeno (ROS), en especial los iones de radical hidroxilo, que ofrecen un enfoque más dirigido y eficaz para romper las estructuras de biofilm. Un tratamiento basado en ROS, DZ 9966, ha demostrado resultados notables en varias plantas de tratamiento de pequeña escala, incluido un caso destacado en el sur de California.

¿Qué encontraron las pruebas de campo?

Durante los últimos seis años, DZ 9966 se ha evaluado en sistemas pequeños de tratamiento de aguas residuales (menos de 2 MGD) bajo condiciones estacionales y operativas variables. Las fluctuaciones en las relaciones F/M, los desequilibrios de nutrientes y las variaciones de temperatura provocaron de manera constante esponjamiento de lodos y mala sedimentación, sin importar la ubicación geográfica ni el diseño del proceso. El problema de fondo se rastreó finalmente hasta desequilibrios microbianos y la presencia de biofilms.

En un sitio de prueba, dosificar 25–30 mg/L de DZ 9966 en la línea de recirculación de lodos activados (RAS) produjo mejoras notables. El tratamiento rompió las sustancias poliméricas extracelulares (EPS) de la matriz del biofilm y reguló eficazmente las poblaciones microbianas sin alterar el proceso biológico. En 7–10 días el desempeño de la sedimentación se normalizó y el sistema se recuperó sin recurrir a la supercloración ni a la resiembra.

Es importante señalar que el control tradicional del esponjamiento suele centrarse en eliminar las bacterias filamentosas. Sin embargo, en muchos de estos estudios la presencia de organismos filamentosos fue menor o incluso nula. En cambio, se encontró que los biofilms densos formados por EPS eran la causa principal. Estas estructuras cargadas de EPS impiden la formación adecuada del floc y su sedimentación, al crear microambientes flotantes que atrapan sólidos. Este hallazgo marcó un cambio en la estrategia de tratamiento: de atacar microorganismos específicos a desbaratar la matriz física del propio biofilm.

¿Qué papel desempeñan el biofilm y las EPS?

El monitoreo microscópico durante las pruebas reveló dos tipos dominantes de microorganismos que contribuyen al esponjamiento de lodos: bacterias filamentosas y microorganismos formadores de floc no filamentosos. Sin embargo, lo más constante y problemático no fue el tipo específico de organismo, sino la presencia de biofilms ricos en EPS.

Las EPS (sustancias poliméricas extracelulares) son el «pegamento» que mantiene unidos los biofilms y están compuestas por macromoléculas complejas como polisacáridos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estas sustancias crean canales y estructuras protectoras que resisten la alteración mecánica y la penetración química. Dentro de esta matriz, incluso un floc sano puede quedar en suspensión en lugar de sedimentar, lo que provoca esponjamiento crónico. Los floculantes y oxidantes tradicionales a menudo no logran penetrar por completo esta estructura, y solo consiguen soluciones de corto plazo o ninguna mejora.

Aquí es donde los radicales hidroxilo, un tipo de ROS generado por DZ 9966, ofrecen una ventaja única. Su alto potencial de oxidación (2.80 V) les permite degradar rápidamente los enlaces moleculares de las EPS y desbaratar la estructura desde dentro hacia fuera. Esto no solo elimina el biofilm, sino que también restablece las condiciones físicas necesarias para una sedimentación adecuada de los lodos.

Con un potencial de oxidación de 2.80 V, los radicales hidroxilo superan en reactividad tanto al ozono (2.07 V) como al hipoclorito de sodio (0.94 V).

Caso de estudio: una planta de tratamiento de aguas residuales en el sur de California

Un distrito de servicios comunitarios que opera una instalación de 2 MGD en el sur de California enfrentó un esponjamiento (bulking) severo de lodos a finales del verano. Su sistema de digestión aerobia, con dos clarificadores de 12 pies de profundidad, presentaba una profundidad del manto de lodos de 8–10 pies, lo que indicaba graves problemas de sedimentación y ponía en riesgo los límites de cumplimiento.

Primeras acciones

• Aumentar la purga de lodos dio un alivio temporal, pero no era sostenible.
• Las pruebas de laboratorio con floculantes catiónicos mostraron un mayor tamaño del floc, pero la sedimentación seguía siendo deficiente.
• El análisis microscópico no reveló organismos filamentosos, solo ciliados y flagelados de vida libre.

Este escenario refleja una tendencia creciente en el tratamiento de aguas residuales: mala sedimentación incluso en ausencia de bacterias filamentosas. Muchos operadores están descubriendo que el esponjamiento de lodos suele deberse a interferencias orgánicas, como la acumulación de biofilm y un alto contenido de EPS, y no necesariamente al tipo de microorganismo. Por desgracia, los métodos de detección tradicionales pueden pasar por alto estos problemas estructurales, lo que lleva a tratamientos ineficaces o a causas raíz mal diagnosticadas.

Intervención con DZ 9966

Tras una consulta con especialistas, la planta probó DZ 9966 a una dosis de 25 mg/L, aplicado en la línea de recirculación de lodos activados (RAS). El efecto fue rápido:

• En 48 horas, la profundidad del manto de lodos bajó a 4–5 pies.
• Después de 4 días, se suspendió el tratamiento con DZ 9966.
• Se redujo la tasa de purga y la operación volvió a su nivel normal, sin más complicaciones.

Beneficios observados

• Menor tasa de purga y menos horas extra asociadas a las condiciones de la planta
• No fue necesario sacar la planta de operación
• No se requirió supercloración
• No se requirió resiembra para repoblar la biomasa de lodos activados

¿Cómo funciona DZ 9966?

DZ 9966 es una solución de oxicloruro mineral que produce grandes cantidades de radicales hidroxilo, de los oxidantes más potentes que se usan en el tratamiento de agua. Estos radicales rompen los enlaces moleculares dentro de las estructuras de EPS y degradan los polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos y proteínas que mantienen unido el biofilm.

Con un potencial de oxidación de 2.80 V, los radicales hidroxilo superan en reactividad tanto al ozono (2.07 V) como al hipoclorito de sodio (0.94 V). Esto les permite iniciar reacciones rápidas e irreversibles con los materiales orgánicos y convertir las moléculas complejas de EPS en carbohidratos simples y sólidos disueltos. El resultado es un colapso rápido de la integridad del biofilm, que restablece la capacidad natural de sedimentación de los lodos activados.

Conclusión

El esponjamiento de lodos no siempre es resultado del crecimiento excesivo de bacterias filamentosas. En muchas plantas de aguas residuales modernas, el biofilm y la acumulación de EPS son las causas ocultas de la mala sedimentación de los lodos. Los tratamientos tradicionales pueden dar un alivio temporal, pero con frecuencia no atacan este problema de fondo.

DZ 9966, basado en especies reactivas de oxígeno, representa una solución de nueva generación. Actúa de forma rápida y dirigida contra los biofilms sin dañar los microorganismos esenciales ni requerir intervenciones agresivas. Para los operadores que enfrentan problemas crónicos de esponjamiento, DZ 9966 ofrece una alternativa eficaz, confiable y segura para el proceso frente a los métodos tradicionales.