MLSS y MLVSS en aguas residuales: qué cuenta cada número

Qué cuenta una lectura de MLSS en aguas residuales

Vale la pena desglosar el término antes de usar el número. MLSS son las siglas en inglés de sólidos suspendidos del licor mezclado en aguas residuales, y tiene tres partes. El licor mezclado es el contenido del tanque de aireación: el caudal entrante, el lodo devuelto desde el clarificador y el cultivo de microorganismos desarrollado en él. Los sólidos suspendidos son la masa de sólidos secos que transportan esos litros, expresada en miligramos por litro. Una cifra de MLSS en aguas residuales es, por tanto, una concentración y no una cantidad: dice con qué densidad está poblado el tanque, no cuán grande es la población. Dos tanques con la misma concentración y volúmenes distintos contienen cantidades distintas de biología, y por eso la concentración nunca se lee por sí sola.

Tres tipos de material están detrás del número, y solo uno de ellos hace el trabajo. El primero es la biomasa viva, que oxida la materia orgánica y, cuando la edad del lodo lo permite, el amoníaco. El segundo es materia particulada inerte que llega con el afluente y solo sale con el lodo de purga, junto con la fracción muerta del cultivo. El tercero es mineral: arenas y limos que pasaron el pretratamiento de entrada, y los precipitados de hidróxidos que se forman cuando se dosifica una sal metálica.

La medición es una pesada y no una lectura de instrumento. Un volumen conocido de licor mezclado se hace pasar por un filtro de tamaño de poro estándar, se seca a unos 103 a 105 grados Celsius y se pesa el residuo. El tamaño de poro y la temperatura de secado pertenecen al método gravimétrico convencional y no a su planta, lo cual es una razón por la que dos laboratorios pueden devolver valores distintos para la misma muestra.

El MLSS es la cifra con la que se gobierna una planta convencional, porque cierra el balance de masa. La masa de sólidos retenida en el sistema dividida por la masa que se extrae cada día es la edad del lodo, de modo que, a concentración estable, la tasa de purga fija la edad. Por eso la concentración aparece en el volumen del tanque de aireación, en la relación de lodo de recirculación y en la relación A/M.

Concentración de MLSS en un tanque de aireación

Las cifras que suelen citarse sitúan los lodos activados convencionales en aproximadamente 2000 a 4000 mg/L y la aireación extendida en aproximadamente 3000 a 6000 mg/L. Léalas como un método de partida y no como una especificación: la concentración que una planta dada puede sostener la fija su clarificador, no una tabla, y el techo es el punto en el que el manto de lodos deja de sedimentar lo bastante bajo para quedarse fuera del efluente.

Lo que fija la cifra es una cadena. El índice volumétrico de lodos describe qué tan bien sedimenta el lodo, la concentración del lodo de recirculación se deriva de él, y la concentración a la que opera el tanque se deriva de la tasa de recirculación junto con la masa de sólidos que el clarificador puede arrastrar. Un tanque al que se le pide retener más sólidos de los que su clarificador puede devolver los perderá por el vertedero, diga lo que diga la hoja de trabajo.

El muestreo decide si la lectura significa algo en absoluto:

• Tome la muestra siempre del mismo punto. El licor mezclado no es uniforme a lo largo de un tanque: una muestra cerca de la entrada tiene una concentración distinta de una a la salida, y una lectura tomada en un punto que cambia no puede compararse con el registro de la semana pasada.
• Tómela del tanque de aireación y no de la línea de lodo de recirculación. El lodo de recirculación es el concentrado que el clarificador ya ha producido, y su concentración es otra cantidad con otro uso.
• Muestree con el tanque en su estado normal de mezcla y aireación, y anote el oxígeno disuelto al mismo tiempo, para que un cambio de concentración pueda leerse frente a las condiciones en que se midió.
• Reporte la cifra con su fecha, su punto y su método, porque una concentración sin esos tres datos no puede compararse con nada, y trate una muestra puntual única como un punto en el tiempo y no como la planta.

Qué añade la fracción volátil

MLVSS es la parte volátil de la misma medición: sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado. Se obtiene del mismo filtro, que luego se calcina, convencionalmente a unos 550 grados Celsius, y se pesa de nuevo. Lo que se quema es la fracción volátil; lo que queda es la fracción fija o de cenizas. Expresada como concentración, la pérdida por calcinación es la cifra de MLVSS.

En una planta de lodos activados, los sólidos suspendidos volátiles en el tratamiento de aguas residuales se usan como estimación de la fracción orgánica, y la fracción orgánica es en gran medida el cultivo. Esa es la parte útil de la medición, y es también la parte que con más frecuencia se sobreinterpreta. El MLVSS es un proxy de la biomasa, no una medición de ella. Las células muertas siguen siendo volátiles; también lo es la materia orgánica que llegó con el afluente y aún no se ha oxidado; también lo son los productos almacenados dentro de las células; y también lo son cualesquiera productos químicos orgánicos que la planta dosifique. Una fracción volátil en aumento puede significar que el cultivo está creciendo, o puede significar que el afluente transporta más material particulado orgánico del que la planta puede degradar en el tiempo disponible.

La medición se justifica como tendencia y no como valor absoluto. Una fracción volátil que baja mientras el MLSS se mantiene estable dice que el tanque está acumulando materia mineral. Una fracción volátil que sube tras un cambio en el afluente dice que la carga ha cambiado. En ambos casos, la dirección del movimiento aporta más información que el decimal.

La relación MLVSS/MLSS en aguas residuales

Divida MLVSS entre MLSS y el resultado describe la composición de los sólidos y no su cantidad. Para lodos activados municipales, la relación MLVSS/MLSS en aguas residuales suele citarse en el rango de aproximadamente 0.6 a 0.8 y, como toda banda en este artículo, pertenece a la práctica común y no a su planta.

Varias cosas la mueven, y vale la pena conocer la mayoría antes de interpretar el número.

• Edad del lodo. Una edad del lodo larga retiene los sólidos en el sistema el tiempo suficiente para que se acumule la fracción inerte, porque la materia inerte no se consume y solo sale con el lodo de purga. La fracción volátil del mismo tanque, por tanto, deriva a la baja a medida que la planta envejece, sin que haya nada malo en la biología.
• Dosificación química. Una sal metálica dosificada para eliminar fósforo o para coagulación deja un precipitado de hidróxidos en el lodo. Es mineral, se retiene con el lodo y eleva el MLSS sin elevar el MLVSS. La cal y cualquier otro producto químico inorgánico que llegue al tanque hacen lo mismo.
• Arenas y limos. El material que debería haberse retenido en el pretratamiento de entrada llega al tanque de aireación como sólidos fijos, y la relación del tanque baja con él.
• Composición del afluente. Un vertido industrial con alto contenido de sólidos suspendidos inorgánicos baja la relación; un vertido de materia orgánica mayoritariamente soluble no añade nada a la fracción fija.
• La edad del lodo en la otra dirección. Un lodo joven lleva una fracción inerte menor por unidad de biomasa, de modo que la relación tiende a situarse más alta, hasta que la planta empieza a perder sólidos que no puede sedimentar.

Por qué los dos números se leen juntos

El MLSS es el número con el que se controla el proceso; el MLVSS es el número que comprueba si el MLSS dice la verdad. Leídos juntos, separan una planta que realmente lleva más biología de una que lleva más materia mineral. La distinción importa donde las cifras se convierten en datos de diseño: una relación A/M calculada solo con MLSS es una relación frente a los sólidos totales, de los cuales solo una parte consume el alimento, de modo que, donde la fracción inerte es grande, la relación subestima la carga sobre la biología.

El uso práctico es modesto y fiable. Registre ambos números en el mismo punto y lea la relación como una línea de movimiento lento y no cualquiera de las dos cifras por separado. Una relación que da un escalón a la baja y se mantiene baja es un hecho sobre el inventario de sólidos, y qué cambió en el afluente o en la purga se responde desde el registro de operación y no desde la medición misma.

Errores comunes

• Leer la relación como una medida de la salud biológica. Mide la composición de los sólidos, y una planta con una relación en descenso puede estar funcionando bien.
• Comparar valores de MLSS o MLVSS de dos laboratorios con distintos tamaños de poro de filtro y temperaturas de secado, y tratar la diferencia como un cambio en la planta.
• Muestrear la línea de lodo de recirculación o el efluente y registrar el resultado como la concentración del tanque de aireación.
• Dejar el clarificador fuera del inventario. El manto de lodos retiene sólidos a partir de los cuales se calcula la edad del lodo, y la cifra del tanque de aireación por sí sola no describe el sistema.
• Reportar el MLVSS como biomasa. Los sólidos volátiles incluyen materia orgánica no oxidada de la misma agua, de modo que la cifra es una fracción de la masa y no un recuento de organismos.
• Copiar una cifra objetivo de MLSS de otra planta con agua distinta y un clarificador distinto.
• Cambiar el punto de muestreo o la hora de muestreo y luego leer el escalón como un cambio de proceso.

Autoverificación antes de usar los dos números

• ¿Se toma la muestra en un punto definido del tanque de aireación, a una hora definida del ciclo, y se registra como tal?
• ¿Se indican el tamaño de poro del filtro y la temperatura de secado junto con el resultado, para que pueda compararse con lecturas anteriores?
• ¿Se registra también la temperatura de calcinación de la fracción volátil, ya que pertenece al método y no a la muestra?
• ¿Se ha comprobado la concentración de MLSS en aguas residuales frente al lodo que el clarificador puede devolver, y no frente a una tabla?
• ¿Se lee la fracción volátil como una tendencia a lo largo del registro, y no como un valor con una nota de aprobado?
• ¿Se ha anotado en la misma fecha la dosificación de cualquier sal metálica o cal, ya que mueve la relación sin mover la biología?
• ¿Se registra la tasa de purga junto con los dos números, para que pueda calcularse la edad del lodo con la que realmente opera la planta?
• Cuando los números alimentan una relación o un cálculo de edad, ¿se usa la misma base que la última vez?

De una lectura al servicio de una planta

Los dos números describen un tanque que ya existe, y se leen a la inversa cuando hay que dimensionarlo. La masa de sólidos que necesita la biología proviene de la carga y de la edad del lodo, la concentración que el clarificador puede sostener fija el volumen, y las dos juntas fijan el tanque de aireación y la demanda de aire. La tabla de volumen de tanque y TRH convierte un tiempo de residencia en un volumen de tanque, y la página de equipos MBR integrados cubre la versión con membranas del mismo proceso. Lo que una sola unidad retendrá con su agua se confirma con la fábrica para su afluente y su norma de vertido, en lugar de suponerse a partir de una tabla.