Estaciones de tratamiento de aguas potables y residuales

Planta de tratamiento de aguas potables (ETAP)

A continuación vamos a describir el diagrama de bloques que puede constituir una estación de tratamiento de aguas, mediante la descripción de los procesos parciales fundamentales que se dan en ella.

1. Tamizado

Su objeto es eliminar partículas en suspensión de gran tamaño, como por ejemplo restos de árboles, trozos de ramas (macrotamizado) o partículas de pequeñas dimensiones como el plancton (microtamizado).

Se suelen emplear mallas metálicas de acero inoxidable, de diferente paso en función del tamaño de partículas que queremos retener.

       2. Preoxidación

Es uno de los procesos más importantes de la ETAP. Su objetivo es eliminar del agua sus­tancias cuya presencia pueda causar problemas en etapas posteriores o evitar la aparición del desarrollo de organismos, como algas, difíciles de eliminar.

En este proceso de tratamiento de aguas se pretende:

• Oxidar el hierro y el manganeso para conseguir la precipitación de los óxidos co­rrespondientes en el proceso de decantación posterior
• Oxidar el amoniaco
• Oxidar los nitritos a nitratos
• Oxidar la mayor parte de la materia orgánica
• Evitar el crecimiento de algas en el resto de los aparatos de la cadena de tratamien­to

Suele emplearse cloro gaseoso o hipoclorito sódico, puesto que son fácilmente dosifica­bles y de bajo coste en relación con otros oxidantes. El más eficaz es el ozono, que asegura la oxidación del manganeso, hierro, nitritos y materias orgánicas susceptibles de provocar malos olores, pero es importante tener en cuenta que el ozono no oxida el amoniaco.

       3. Coagulación-floculación

El objetivo de este proceso es:

• Neutralizar cargas eléctricas de las partículas para provocar un cambio de fase (coagulación).
• Dar a las partículas neutralizadas mayor cohesión, con objeto de que puedan aglo­merarse y separarse más fácilmente de la fase líquida (floculación).

El coagulante más utilizado en aguas potables es el sulfato de aluminio. La acción coa­gulante se combina con ayudantes de floculación de tipo orgánico y alto peso molecular para logra la formación de flóculos grandes que sedimenten rápidamente.

       4. Ajuste del pH

En el proceso de floculación se produce un descenso del pH, que a veces es posible corre­girlo con una dosificación de hidróxido sódico o hidróxido cálcico.

Este ajuste puede provocar la perturbación de los flóculos formados y en algunos trata­mientos se hace necesario hacerlo tras la decantación o la filtración.

       5. Decantación

En la decantación se separan los flóculos que se extraen en forma de lodos en un decanta­dor. Muchas veces el proceso de floculación y decantación se efectúa en un solo aparato que se denomina decantador-floculador.

       6. Oxidación intermedia

En los casos en los que el agua bruta contenga simultáneamente hierro y manganeso es­tos productos pueden oxidarse en la preoxidación. En la práctica la oxidación del hierro es más sencilla y económica que la del manganeso, que requiere para su oxidación un reactivo más enérgico y más costoso.

Debido a esto en algunas ocasiones se realiza una preoxidación para la eliminación del hierro y después de la decantación se oxida el manganeso.

       7. Filtración

Conduce a la obtención de un agua perfectamente clarificada. Su misión es retener peque­ñas partículas no retenidas en la decantación o flotación.

El sistema se realiza haciendo que el agua decantada pase por un lecho de material granu­lar inerte. Para que sea eficaz, las partículas deben penetrar lo más posible en el lecho de arena y no bloqueen la superficie del filtro.

Una vez el filtro se ha atascado de partículas se procede a su lavado mediante la inyección de agua a contracorriente o de una mezcla de aire y agua.

       8. Adsorción

Es la propiedad de algunos materiales de fijar en su superficie moléculasorgánicas extraí­das en la fase líquida o gaseosa en la cual están sumergidos.

En el tratamiento de aguas suele emplearse el carbón activo. Los carbones activos son adsorbentes de espectro ancho. La mayor parte de las moléculas se van a fijar en su su­perficie, siendo las moléculas cortas las que peor lo hacen. Estos filtros deben lavarse con agua a contracorriente para esponjarlos y evitar que se produzca una pérdida de carga hidráulica elevada por compactación del lecho.

       9. Oxidación

Puede realizarse una oxidación final con ozono con objeto de asegurar una mejor desin­fección del agua y corregir el sabor de la misma.

      10. Remineralización

Tratamiento reservado a las aguas demasiado dulces y por consiguiente agresivas a las conducciones. Normalmente se recurre a la dosificación de hidróxido cálcico en forma de solución saturada y de CO2 gaseoso.

      11. Desinfección final

Se efectúa normalmente con cloro, cloraminas o dióxido de cloro.

                    
                                                                Esquema de una ETAP

               
                                                               ETAP de Arlanzón (Burgos).

                                                           ETAP de Boadilla del Monte (Madrid)

Planta de tratamiento de aguas residuales (EDAR)

Las EDAR tienen como objeto efectuar en una superficie relativamente pequeña el proce­so de depuración que se llevaría a cabo en un río al cabo de muchos kilómetros de reco­rrido desde el punto de vertido.

A continuación se detalla la línea clásica de tratamiento de aguas residuales:

En una Planta de tratamiento de aguas residuales EDAR, se presentan dos líneas de tratamiento:

   a.- Línea de Agua

Incluye las siguientes fases:

1. Bombeo de agua bruta (no siempre es necesario).
2. Pretratamiento, que consta de:

• Desbaste grueso y fino
• Desarenado y desengrase

3. Decantación primaria: es donde se recoge la materia en suspensión decantable que constituye la fracción de fangos que se denomina “fangos primarios”.

El conjunto de fases pretratamiento y decantación primaria, se denomina “tratamien­to primario” que puede constituir una primera fase de construcción de la depuradora. Puede considerarse que con un tratamiento primario se obtendrá una reducción del 25-35% de la DBO5 y del 60-65% de la materia en suspensión.

4. Tratamiento Secundario. Depuración biológica.

Consta como mínimo de tres procesos unitarios:

• Oxidación biológica
• Decantación secundaria o clarificación
• Recirculación de fangos

                                                               Línea de Aguas

En los casos en que la zona de vertido del efluente esté clasificada como “sensible a la eu­trofización” la normativa actual limita el contenido en N y P en el efluente de la EDAR. En este caso será necesario disponer de una serie de reactores en serie que permitan eliminar por procesos biológicos la mayor parte del contenido en P y N.

Es necesario un primer reactor ANAEROBIO donde se produce una extra-asimilación del fósforo por las bacterias, que puede producir una eliminación del 60-70% del fósforo.

Como esta eliminación a veces no es suficiente, se complementa con una precipitación química dosificando una sal metálica.

El proceso de eliminación del nitrógeno sigue las siguientes fases:

• Fase de amonificación: la mayor parte del nitrógeno en forma orgánica se trans­forma, por acción enzimática en amoniaco. A este proceso de le denomina “amo­nificación”. Esta reacción tiene lugar en los colectores y a lo largo de los procesos previos al tratamiento biológico llegando a finalizar en éste. Una pequeña parte del nitrógeno no llega a formar amoníaco (nitrógeno refractario).
• Fase de nitrificación: oxidación del amoniaco hasta convertirlo en nitrato. Se reali­za a través de bacterias heterótrofas (bacterias nitrificantes).

La nitrificación tiene lugar en dos fases: oxidación parcial del NH3 a nitrito y oxi­dación de los nitritos formados a nitratos.

• Fase de desnitrificación: para disminuir el contenido total del nitrógeno en el efluente (N-total) es necesario un proceso de reducción de los nitratos formados (desnitrificación).

Este proceso se realiza en un reactor anóxico. Mediante la adicción de bacterias aerobias facultativas se consigue que parte del contenido en carbono del agua reaccione con el oxígeno de la molécula de NO3- formándose CO2 y N2 que des­prenden a la atmósfera.

De esta forma disminuye el contenido en nitrógeno en el efluente permitiendo el cumplimiento de las normas de vertido en zonas sensibles.

Finalmente el efluente procedente del decantador secundario se dirige a una cuba para realizar una inyección con cloro y lograr la desinfección del efluente.

   b.- Línea de Fangos

Los “fangos primarios” se concentran por gravedad en un espesador, separadamente de los fangos en exceso, que se espesan por flotación mediante agua presurizada.

El fango concentrado se envía a una instalación de digestión anaerobia en dos etapas: la primera calentada, la segunda sin calentamiento.

Los fangos digeridos se acondicionan químicamente enviándose a una instalación de secado mecánico, mediante filtros prensa, filtros banda o centrifugación.

El gas metano producido en la digestión se almacena en un gasómetro para reutilizarlo en el calentamiento del digestor primario. El exceso se quema en una antorcha o se recupera con un moto-generador para producir energía eléctrica o incluso mecánica directamente para accionar los moto- compresores de inyección de aire, en el caso de que se adopte el procedimiento en la aireación.

Esta línea puede sufrir modificaciones como:

• Incineración de fangos: los fangos, sin digestión son incinerados.
• Acondicionamiento térmico del fango.
• Secado térmico del fango en hornos de secado.
• Compost: mezcla de fangos frescos sin digerir con materia orgánica para obtener un compost utilizable como abono en agricultura.

                                                                                       Línea de Aguas y Fangos.

                                                                                          EDAR sita en Córdoba

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