Universidad Rey Juan Carlos

Principales sistemas de tratamientos de las aguas residuales

Principales sistemas de tratamientos de las aguas residuales

Depuración de aguas

Como consecuencia del aprovechamiento de las aguas para el consumo, desarrollo de de­terminadas actividades se generan aguas de menor valor denominadas aguas residuales.

Para evitar efectos negativos o incluso la contaminación de otros medios y del mismo ser humano, es necesario desarrollar mecanismos o procesos que reduzcan o eliminen com­pletamente (en función de su uso posterior) los contaminantes presentes en las mismas.

Los objetivos principales de la depuración del agua son:

  1. Reducir la contaminación y sus efectos
  2. Mantener un balance ecológico satisfactorio
  3. Asegurar la protección de la biosfera
  4. Prever el desarrollo urbano e industrial
  5. Proteger el medio ambiente

Clasificación de los tratamientos

Los tratamientos empleados en la actualidad pueden diferenciarse en función:

  1. La Naturaleza del Tratamiento

Dentro de este gran grupo, existen cuatro subgrupos:

  • Físicos: su objetivo es provocar un cambio físico en las propiedades de los conta­minantes. Dentro de este subgrupo encontramos:
  • Sedimentación: Separación por acción de la gravedad de los contaminantes sólidos cuya densidad sea mayor que la del líquido. Los sólidos se depositarán de este modo en el fondo del equipo, de donde serán retirados.
  • Filtración: el contaminante va a quedar retenido por la retención que provoca la interposición de un medio poroso al paso del líquido. Los sólidos van a quedar retenidos en la superficie o en el interior del medio poroso. Son me­dios porosos habitualmente empleados la arena, el carbón, vidrio y cerámicas porosas.
  • Evaporación: El objetivo es concentrar la solución mediante aporte de energía. Se persigue la vaporización de un líquido de una solución o de una suspen­sión.
  • Flotación: Separación por diferencia de densidad de los contaminantes sóli­dos, cuya densidad sea mayor que la del líquido. Puede ser natural o inducida si se introduce aire para favorecerla.
  • Extracción: El contaminante es retirado de una masa líquida al ponerla en contacto con otro líquido no miscible con ella, en el cual el contaminante es más soluble.
  • Adsorción: El contaminante se va a fijar física o químicamente en la superficie de un sólido. Se utilizan habitualmente como sólidos en este proceso el carbón activo y zeolitas.
  • Desorción: Se pone en contacto una masa líquida con aire, al cual se transfiere un contaminante. A este proceso también se le denomina “stripping”.
  • Químicos: su objetivo es provocar la destrucción química del contaminante o la conversión del mismo en otro producto que sea fácilmente separable. Dentro de este subgrupo encontramos:
  • Coagulación- Floculación: Los sólidos de pequeño tamaño se van a separar mediante un proceso de agregación (coagulación-floculación) lo cual permite aumentar el tamaño de los sólidos y utilizar alguno de los tratamientos físi­cos descritos anteriormente, para conseguir la separación. Suelen emplearse sustancias coagulantes y floculantes que favorecen la unión de las partículas de los sólidos.
  • Precipitación química: Mediante la adicción de diferentes aditivos se consi­gue que contaminantes solubles se transformen en insolubles o que se dismi­nuya la solubilidad del contaminante en el líquido. Suelen emplearse como aditivos la lechada de cal o el carbonato sódico entre otros. Posteriormente los contaminantes son eliminados por tratamientos físicos.
  • Oxidación/reducción química: Consisten en reacciones a través de las cuales las moléculas de un reaccionante pierden electrones (oxidación) mientras que las moléculas del otro reaccionante los ganan (reducción). Se emplean aditi­vos oxidantes como peróxido de hidrógeno, ozono o cloro y también reducto­res como sulfito sódico.
  • Intercambio Iónico: Se pone en contacto un líquido con un sólido que pre­sente facilidad para intercambiar iones, cationes o aniones. Como sólido de intercambio se emplean resinas.
  • Ósmosis inversa: El agua va a pasar por una membrana semipermeable que separa soluciones de distinta concentración. La membrana es permeable al agua, pero retiene los contaminantes disueltos. Se aplica una presión a la solu­ción más concentrada para conducir el agua hacia el lado de la menos concen­trada, en contra del flujo osmótico normal.
  • Reducción electrolítica: Se producen reacciones de oxidación-reducción sobre la superficie de los electrodos, cátodo y ánodo. Se provoca una deposición del contaminante sobre uno de los electrodos, generalmente el cátodo.
  • Térmicos: Utilizan temperaturas elevadas para descomponer los contaminantes. Las especies metálicas generan cenizas y gases puros y los compuestos orgánicos se descomponen en CO2, agua y gases halogenados. Dentro de este subgrupo encontramos:
  • Oxidación Húmeda: Se pone en contacto la fase líquida con el aire a tempera­turas de 150-325 ºC y presiones de 2.000 a 20.000 Kpa. Este proceso se utiliza en corrientes residuales con contaminantes en bajas concentraciones, pero aún tóxicos para los procesos biológicos.
  • Oxidación Crítica: Este proceso se da a temperaturas y presión crítica del agua, 374 ºC y 25,3 MPa, donde las sustancias orgánicas son completamente miscibles y las sales son insolubles.
  • Incineración: Proceso de destrucción térmica. El líquido es inyectado en el quemador o en la llama o en la cámara de combustión y al mismo tiempo se introduce oxígeno. Se trabaja con temperaturas de 1000 a 1700 ºC.
  • Biológicos: su objetivo es provocar un cambio químico en las propiedades de los contaminantes a través de mecanismos biológicos y bioquímicos. Dentro de este subgrupo encontramos:
  • Filtros Bacterianos: Los microorganismos están fijos en un soporte y el líquido va a fluir a través de ellos. El oxígeno necesario se introduce en el sistema por tiro natural o forzado.
  • Lodos Activos: Se pone en contacto un líquido con microorganismos con el líquido a depurar. El proceso es aerobio y se introduce el oxígeno por medio de aireadores superficiales o por medio de burbujeadores.
  • Lagunas Aireadas: Proceso muy similar al anterior, pero se emplean estanques de poca profundidad.
  • Biodiscos: Proceso intermedio entre los filtros bacterianos y los lodos activos. En una superficie amplia se van a fijar los microorganismos. Esta superficie estará parcialmente sumergida dentro de un tanque con licor de mezcla. La aireación se produce por el giro continuo de la superficie de fijación.
  • Degradación anaerobia: La diferencia entre esta y el anterior proceso es la ausencia de oxígeno para realizar la degradación.
  1. El tamaño del contaminante eliminado

Si definimos los niveles de depuración en función del tamaño de partícula eliminada encontramos:

  • Pretratamiento: En él se eliminan las partículas arrastradas. Son operaciones físi­cas o mecánicas. El objetivo es extraer o separar del agua la mayor cantidad posible de las materias transportadas a través de los colectores y que pueden provocar pro­blemas posteriores por obstrucción de tuberías, desgaste de equipos, formación de costras, etc.
  • Tratamiento Primario: Consigue la eliminación de las partículas suspendidas. Está constituido por sistemas de eliminación de partículas finas, procedimientos físicos o específicos. El grado de tratamiento que se alcanza con el tratamiento va a depender del proceso utilizado y de las características de las aguas residuales.
  • Tratamiento Secundario: Consigue la eliminación de las partículas coloidales y subcoloidales. Está constituido por operaciones químicas y biológicas.

“La contaminación provoca unos costes sociales y ambientales muy elevados (lo serán más aún en un futuro cercano). La recuperación de los ecosistemas acuáticos afectados es muy compleja, incluso imposible en muchos casos. Sólo si logramos eliminar las fuentes de contaminación en origen podremos asegurar un futuro sin tóxicos.” Así lo reseña Greenpeace España en su página web www.greenpeace.org/espana.

El control del proceso requiere del conocimiento de los principios básicos que go­biernan el crecimiento de los microorganismos, entre ellos:

  • Factores que pueden influir en la velocidad de eliminación de la DBO
  • Factores que determinan el crecimiento de la biomasa
  • Demanda de oxígeno
  • Evacuación de la biomasa del proceso
  • Tratamiento terciario: Consigue la eliminación de las partículas disueltas. Cons­tituido por procesos finos de eliminación de partículas.

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