tratamiento de aguas residuales

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
La depuración de aguas residuales, tanto urbanas como industriales puede tener cuatro
fases:
a) PRE-TRATAMIENTO
Eliminación de los objetos de gran tamaño que son arrastrados junto con las aguas,
como maderas, plásticos, arenas… Sirve fundamentalmente para proteger a los equipos
de las siguientes fases y su sedimentación en los conductos. Se utilizan
fundamentalmente rejas, desarenadores y dilaceradores.
a.1) Desbastado
Eliminación de sólidos gruesos (maderas, trapos, plásticos…) mediante retención y
posterior extracción. Se realizan mediante rejas o tamices. Su suelen instalar en el canal
de entrada a la planta, formados por barras paralelas separadas entre si por un espacioo
menor que el diámetro o tamaño de las partículas a separar, y en general formando un
ángulo de 30 a 80º con respecto a la superficie del efluente. La limpieza de la reja puede
llevarse a cabo de manera manual o de forma automática, depositándose los objetos en
un cesto perforado que va goteando el agua sobre el canal de entrada. La separación de
las rejas suele ser de 5-10 cm para las rejas manuales y de 1-5 cm para las automáticas.
En cuanto a los tamices, la separación suele ser de 10-1500 micrómetros.
En general, en aquellas plantas cuyo nivel está por encima del nivel del efluente, existen
tornillos sin fin para poder elevar las aguas de forma que así se van quedando los
objetos de gran tamaño en el nivel inferior.
Estos objetos voluminosos suelen depositarse en el “pozo de gruesos”, desde donde se
inicia el tratamiento, haciendo pasar las aguas a través de rejas o elevándolas mediante
tornillos sin fin al nivel del proceso. La función de los pozos es recoger parte de los
sólidos de mayor tamaño que son retirados periódicamente mediante palas bivalvas.
a.2) Dilaceración
Dispositivo mecánico con discos cortantes que trituran los sólidos gruesos. Debe
proporcionar un tamaño de partícula más o menos uniforme pero que no entorpezca la
operación de las instalaciones situadas aguas abajo.
a.3) Desarenado
Separa la arena arrastrada que se encuentra en suspensión en el efluente. La arena
desgasta las bombas y los conductos de presión, dificulta la eliminación y digestión de
los lodos separados en los tanques de sedimentación. Puede retener también otros
materiales como cáscaras de huevo, pedazos de hueso, granos de café, residuos de
comidas… Puede ser de dos tipos:
? Desarenador de flujo horizontal
Consiste en un tanque o conjunto de canales de sedimentación proyectados para
mantener un caudal de agua cercano a 0,3 m/s, consiguiendo la separación de
partículas pesadas de diámetro superior a 0,2 mm. La profundidad va a depender del
tiempo que tarda la partícula en alcanzar el fondo del tanque y de la capacidad de
acumulación deseada (a su vez en función del método utilizado para vaciar la arena
del desarenador). Presenta el problema del arrastre de la materia orgánica que se
separa junto a la arena, que al descomponerse da lugar a malos olores. Por ello
suelen lavarse, recogiéndose el agua de lavado para su inclusión en el tratamiento.
Un sistema mejorado consiste en un elemento mecánico que remueve el fondo
suavemente y luego se eleva la arena por un lateral del tanque, dejándola caer sobre
una rampa por donde se desliza hasta llegar de nuevo al fondo. Así la arena está más
limpia.
? Desarenador aireado
Permite trabajar a caudales mayores, obteniéndose una arena bien lavada.
Se inyecta aire, proporcionando una circulación de las aguas en forma de espiral a
través del tanque, aumentando así su longitud teórica. El fondo de los aireadores
tiene una pendiente pronunciada que acaba en un canal pronunciado, sobre el cual
pueden instalarse diferentes mecanismos de vaciado.
a.4) Homogeneización
La caracterización del efluente puede variar durante el día, haciendo necesarios diversos
ajustes de los parámetros de funcionamiento de la planta de tratamiento. Hay dos tipos:
? Homogeneización en línea: el tanque de homogeneización está localizado en la
misma dirección del flujo de las aguas, pasando por él la totalidad el caudal.
? Homogeneización en derivación o paralelo: el tanque está separado del flujo de
corriente principal, desviando a éste las aguas que excedan del caudal medio
diario.
a.5) Mezclado
Se lleva a cabo en cualquiera de las fases del tratamiento. Se realiza para mezclar
reactivos químicos y gases con el agua residual, y para mantener los sólidos en
suspensión. El mezclado de un líquido puede realizarse entre otros sistemas,
aprovechando el régimen turbulento de vehiculación: resaltes hidráulicos de canales,
tubos tipos ventura, conducciones, bombas; o por turbulencia inducida: recipientes con
ayuda de elementos mecánicos, como pueden ser agitadores o, chorros de gas o líquido.
Destacan la mezcla de cloro o hipoclorito sódico, para la desinfección, adición de
coadyuvantes de filtración, adición de floculantes o ajuntes de pH.
b) TRATAMIENTO PRIMARIO
Separación por medios físicos y a veces complementados con químicos, de los sólidos
en suspensión no retenidos en el tratamiento previo, así como de las sustancias flotantes
y aceites. Son, entre otras, la sedimentación, la floculación y la flotación.
b.1) Sedimentación. Tanques de decantación
El objeto de este tratamiento es básicamente la remoción de los sólidos suspendidos y
DBO en las aguas residuales, mediante el proceso físico de asentamiento en tanques de
sedimentación. Consiste en la utilización de las fuerzas de gravedad para separar una
partícula de densidad superior a la del líquido hasta una superficie o zona de
almacenamiento. Es necesario que la fuerza de gravedad tenga un valor suficientemente
elevado en relación a los efectos antagonistas: efecto de turbulencias, rozamiento,
repulsión electrostática, corrientes de convección…
Es una de las operaciones unitarias mas utilizadas en el tratamiento de las aguas
residuales. El propósito fundamental es obtener un efluente clarificado, pero también es
necesario producir un fango con una concentración de sólidos que pueda ser tratado con
facilidad.
En algunos casos, la sedimentación es el único paso en el tratamiento que se somete el
agua residual. En una planta típica la sedimentación se efectúa en tres pasos:
Desarenadores: en donde la materia orgánica se elimina.
Sedimentadores primarios, que preceden al reactor biológico en donde los
sólidos orgánicos y otros se separan.
? Sedimentadores secundarios, que siguen al reactor biológico, en los cuales el
lodo biológico se separa del efluente tratado.
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La sedimentación puede ser una sedimentación libre: sedimentación de partículas
discretas en una suspensión de sólidos de concentración muy baja. Las partículas se
depositan como entidades individuales y no existe interacción significativa con las
partículas más próximas. Un ejemplo típico es una suspensión de partículas de arena. O
puede ser una sedimentación de una suspensión diluida de partículas que se agregan, o
floculan durante la sedimentación.
Para determinar las características de sedimentación de una suspensión de partículas
puede utilizarse una columna de sedimentación, en los cuales los orificios de muestreo
deben colocarse a una distancia alrededor de 0.5 m. La solución con materia suspendida
se introduce a la columna de tal modo que se produzca una distribución de los tamaños
de las partículas en todo el tubo.
La temperatura durante el proceso es uniforme a lo largo de todo el ensayo, a fin de
eliminar las corrientes de convección. La sedimentación deberá tener lugar en
condiciones de reposo. A distintos intervalos de tiempo, se retiran las muestras de los
orificios y se analizan para ver el número de sólidos en suspensión.
En los sistemas que tienen gran cantidad de sólidos en suspensión, además de los otras
tipos de sedimentación, suele producirse una sedimentación zonal y por compresión.
Debido a las características hidráulicas del flujo alrededor de las partículas y de las
fuerzas interparticulares, aquellas depositan como una zona o "en capa", manteniéndose
la posición relativa entre ellas. Conforme esta zona va sedimentando se produce un
volumen de agua relativamente clara por encima de la región de sedimentación zonal,
consiste en un escalonamiento de concentración de sólidos hasta que se encuentren la
región comprimida.
A medida que se prosigue la sedimentación, comienza a formarse en el fondo del
cilindro una capa de partículas comprimidas. Las partículas de esta región forman una
estructura en la que existe un contacto físico entre las mismas. Cuando se forma la capa
de compresión, las regiones que tienen las concentraciones de sólidos cada vez menores
que las halladas en la región de compresión se van desplazando hacia la parte superior.
Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un depósito de
sedimentación donde se depositan los materiales orgánicos, que son retirados para su
eliminación. El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO5 y
de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión.
La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de tratamiento industrial
incorporando procesos llamados coagulación y floculación químicas al tanque de
sedimentación. La coagulación es un proceso que consiste en añadir productos químicos
como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico o polielectrolitos a las aguas residuales;
esto altera las características superficiales de los sólidos en suspensión de modo que se
adhieren los unos a los otros y precipitan. La floculación provoca la aglutinación de los
sólidos en suspensión. Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos en
suspensión.
b.2) Flotación
Se suelen utilizar para separar sólidos y líquidos no miscibles de baja densidad. Se trata
de arrastrar con finas burbujas de aire los productos en suspensión hacia la superficie de
la corriente a fin de que desde allí sean eliminados por arrastre.
? Flotación por disolución de aire: se inyecta aire en la línea de alimentación de la
cámara de flotación. Previo a esto la mezcla debe pasar por un tanque de
homogeneización presurizado, desde dónde se libera continuamente a través de
una válvula reguladora de presión, de forma que al salir el aire se expande de
nuevo en forma de pequeñas burbujas que arrastrarán el producto hacia la
superficie de la cámara de flotación. A veces el aire se inyecta a una
recirculación del flujo de salida de la cámara de flotación, introduciéndose la
mezcla aire-recirculación en la conducción de entrada. Este sistema tiene como
ventaja el ser menos agresivo y minimizar la formación de emulsiones.
? Flotación por inyección de aire: se inyecta el aire directamente en la cámara de
flotación similarmente a la operación que vimos en el desarenador aireado.
? Flotación por vacío: se usa el propio aire disuelto en el efluente, o se permite su
entrada a través de un orificio practicado en la aspiración de la bomba de
vehiculación de la línea de alimentación. El tanque de flotación se mantiene
cerrado, con un vacío parcial en su interior que provoca la migración del aire
disuelto en forma de burbujas diminutas.
Para facilitar la flotación es frecuente usar productos químicos coagulantes o sílice
activada, que se introducen en la línea de alimentación previo a la inyección de aire.
b.3) Floculación
Se trata de la formación de aglomerados (flóculos) por unión de las partículas en
suspensión existentes en el seno de un líquido. La floculación aumenta la velocidad de
sedimentación en los sólidos en suspensión y mejora los procesos de filtración al
incrementar el tamaño de las partículas. La separación de las partículas suspendidas
mejora la claridad, el color, olor y sabor de las aguas. También disminuye la proporción
de sólidos en suspensión y de la DBO a la salida del decantador primario.
Debido a que es necesario obtener velocidades de sedimentación altas, se suele mejorar
el resultado obtenido por el control del pH mediante la adición de agentes coagulantes
(sales de hierro o aluminio, destacando la alumbre, el aluminato sódico, el sulfato
ferroso y los coagulantes férricos), que aportan aniones y cationes de gran tamaño
facilitando la precipitación al asociarse con las partículas en suspensión.
? También se encuentran los coadyuvantes de floculación o floculantes, polímeros
orgánicos solubles mediante grupos funcionales que se disocian en el agua dando
iones de carga elevado y alto peso molecular. Pueden ser aniónicos (carboxílicos,
sulfónicos, fosfóricos…), catiónicos (aminas cuaternarias, fosfaminas,
sulfaminas…) y no iónicos (polioalcholes, poliéteres, poliamidas…).
El floculador suele ser un tanque de hormigón de sección horizontal con un agitador que
remueve el agua a una velocidad determinada (la adecuada para permitir el contacto
entre las partículas para facilitar su aglomeraciónm pero no lo demasiado fuerte como
para que se separen de nuevo). Algunos agitan por inyección de aire.
c) TRATAMIENTO SECUNDARIO
Eliminación de la materia orgánica biodegradable. Consiste en propiciar el crecimiento
de microorganismos que se alimentan de la materia orgánica, de forma que la
transforman microorganismos insolubles y fáciles de eliminar. Se denomina tratamiento
biológico. Puede producirse en tanques de estabilización, tanques de aireación,
percolación, lodos activos y digestores anaeróbicos.
Los microorganismos que intervienen son muy variados. Se pueden clasificar como:
? Microorganismo primarios: bacterias (aerobias, anaerobias y facultativas) y algas
unicelulares, capaces de metabolizar la mayoría de la materia orgánica.
? Hongos y algas multicelulares no fotosintéticos. Los hongos pueden metabolizar
casi todos los compuestos orgánicos y su rendimiento es superior al de las bacterias
a pH inferiores a 6 yen déficit de nitrógeno o de oxígeno, aunque en condiciones
ambientales óptimas no pueden competir con las bacterias.
? Algas fotosintéticas: no consumen directas de la materia orgánica, pero al generar
oxígeno por la fotosíntesis consumiendo dióxido de carbono, amoniaco y fosfatos,
colaboran en el mantenimiento de un medio aerobio.
? Animales microscópicos: se alimentan de bacterias, con lo que intervienen en la
clarificación de las aguas.
Los microorganismos se obtienen de los lodos producidos en el tratamiento biológico,
por lo que no es necesario desarrollar cultivos.
c.1) Procesos de tratamiento anaeróbico con cultivos en suspensión
c.1.1) Lodos activos
Fue desarrollado en Inglaterra en 1914 por Andern y Lockett y fue llamado así por la
producción de una masa activada de microorganismos capaz de estabilizar un residuo
por vía aeróbica. En la actualidad se usan muchas versiones del proceso original, pero
todas ellas son fundamentalmente iguales.
En el proceso un residuo se estabiliza biológicamente en un reactor bajo condiciones
aeróbicas. El ambiente aeróbico se logra mediante el uso de aireación por medio de
difusores o sistemas mecánicos. Al contenido del reactor se le llama líquido mezcla.
En el proceso de lodos activados, las bacterias son los microorganismos más
importantes, ya que estos son la causa de descomposición de la materia orgánica del
efluente. En el reactor parte de la materia orgánica del agua residual es utilizada por las
bacterias aeróbicas con el fin de obtener energía para la síntesis del resto de la materia
orgánica en nuevas células.
Otro tipo de microorganismos igualmente de importantes son los protozoos y rotíferos
que actúan como depurificadores de los efluentes. Los protozoos consumen las bacterias
dispersas que no han floculado y los rotíferos consumen partículas biológicas que no
hallan sedimentado.
El sistema por tanto consiste en desarrollar un cultivo bacteriano disperso en forma de
flóculo alimentado con el agua a depurar. La agitación evita sedimentos y homogeniza
la mezcla de los flóculos bacterianos y el agua residual .Después de un tiempo de
contacto, 5-10 horas, el líquido mezcla se envía a un clarificador (decantador
secundario) para separar el agua depurada de los fangos. Un porcentaje de estos se
recirculan al depósito de aireación para mantener en el mismo una concentración
suficiente de biomasa activa. Se tiene que garantizar los nutrientes necesarios para que
el sistema funcione correctamente, principalmente nitrógeno y fósforo.
Posteriormente los efluentes pasan por los decantadores secundarios. Constituyen el
último escalón en la obtención de un efluente bien clarificado, estable, de bajo
contenido en DBO y sólidos en suspensión.
Aunque el tratamiento biológico reduce la DBO del agua efluente un 75-90%, la del
fango se reduce en mucha menor medida, por lo que suele ser necesario el posterior
tratamiento de dichos fangos.
Para que se verifique el proceso, debe haber un equilibrio entre los microorganismos
que se mantienen en el reactor y el alimento contenido en el agua residual, por lo que es
necesario regular el caudal de fangos que se introduce en la balsa de activación en
función de la cantidad de alimento que entra con el agua residual.
Solo parte del residuo original es oxidado a compuestos de bajo contenido energético
tales como el NO3-2, SO4-2 y CO2 ; el resto es sintetizado en materia celular.
Además de la materia orgánica, existen también compuestos inorgánicos que producen
DBO. El compuesto mas importante es el amoniaco, pues su presencia en el efluente
puede estimular el descenso del oxigeno disuelto mediante nitrificación. El amoniaco
se oxida biológicamente a nitrito y este es seguidamente oxidado por otro grupo de
microorganismos a nitrato, que es el estado de oxidación final de los compuestos de
nitrógeno y como tal representa su producto estabilizado.
La dependencia de la temperatura en la constante de la velocidad de la reacción
biológica es muy importante a la hora de evaluar la eficacia total del tratamiento
biológico. No solo influye en las actividades metabólicas sino que tiene un gran efecto
en factores tales como las tasas de transferencias de gases y características de
sedimentación de sólidos biológicos.
c.1.2) Lagunas aireadas
En este caso se realiza en un depósito excavado en el terreno que funciona como
reactor. El oxígeno es suministrado por aireadores o difusores de superficie. Pueden o
no llevar recirculación de biomasa desde el sedimentador.
c.2) Procesos de tratamiento aerobio con cultivos fijos
c.2.1) Filtros percoladores
Es un lecho de grava o de piezas de plástico donde se adhieren los microorganismos.
Las aguas a tratar se vierten sobre el lecho, de forma que se asegura un buen contacto
entre ambas fases. La materia orgánica se adsorbe a la capa de microorganismos de
manera que puede ser metabolizada. Es conveniente que a la salida del filtro
percoladores se instale un sedimentador para eliminar los sólidos que puedan
desprenderse del filtro.
c.2.2) Sistemas biológicos rotativos de contacto (biodiscos)
Consiste en una serie de discos paralelos que giran de forma cortante semisumergidos
en la superficie del agua a tratar. Los crecimientos biológicos se adhieren sobre el
material de relleno de los discos formando una película biológica. La rotación del disco
permite a la biomasa estar en contacto alternativo con las aguas residuales y con el
oxígeno atmosférico, por lo que mantiene las condiciones aerobias. Mantienen los
sólidos del agua en suspensión para su correcto transporte hacia el sedimentador.
c.3) Procesos de tratamiento anaerobio con cultivos en suspensión
c.3.1) Digestión anaerobia
Se realiza en un tanque cerrado donde por operación continua o discontinua se
introducen las aguas a tratar obteniendo sobre todo dióxido de carbono y metano, un
elemento flotante límpido y lodos digeridos por la parte inferior. Presenta el
inconveniente del lento crecimiento de las bacterias formadoras de metano y por tanto
lenta degradación del residuo orgánico, lo que produce tiempos de retención muy altos.
Una característica importante es que la producción de metano puede usarse en motores
o en el calentamiento durante la digestión de lodos. La materia orgánica resultante,
estará bien estabilizada, por lo que tras posterior secado puede acumularse en vertederos
e incluso usarse par acondicionar tierras de labor.
c.3.2) Proceso anaerobio de contacto
Principalmente descrito para vertidos industriales con alto contenido en DBO. Se
mezclan en un tanque los lodos provenientes de una línea de recirculación con las aguas
a tratar y posteriormente se introducen en un reactor sellado para su digestión. La
mezcla obtenida se separa por clarificación o flotación al vacío, y el flotante se vierte
como efluente en otro tratamiento posterior.
c.4) Procesos de tratamiento anaerobio con cultivo fijo
c.4.1) Filtro anaerobio
Columna de relleno sobre la que se desarrollan y fijan las bacterias anaerobias. El agua
a tratar pasa de abajo a arriba por el interior de la columna, ocurriendo la
descomposición de la materia orgánica sobre el soporte móvil. Ocupan poco espacio.
Descritos sobre todo para miniestaciones de tratamiento transportables, las cuales
pueden satisfacer las necesidades de tratamiento de pequeñas industrias.
c.4.2) Estanques anaerobios
Se usan para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido en sólidos y en DBO.
Se trata de tanques profundos excavados en el terreno sin agitación, para que los
residuos precipiten hacia el fondo, donde se producirá la digestión. Se obtiene un
clarificado que suele ser vertido a otro tratamiento posterior. Aunque el tanque se
considera anaerobio, es razonable admitir que una estrecha zona de la superficie de las
aguas sea un medio aerobio.
d) TRATAMIENTO TERCIARIO
Eliminación de la materia orgánica u otro tipo de contaminante que no haya sido
eliminado en los tratamientos anteriores. Destacan la adsorción, intercambio iónico,
ósmosis inversa y precipitación química.
d.1) Filtración
Se pasa el fluido a través de un medio que permita el paso del mismo y retiene las
partículas sólidas. Los más usados son las arenas, la antracita y la tierra de diatomeas.
Suele ser el último tratamiento que se le da al agua antes de ser canalizada hacia su
destino, realizándose la eliminación de los sólidos finos en suspensión que restan tras el
tratamiento biológico químico.
d.2) Ósmosis inversa
Ocurre cuando dos soluciones de distinta concentración, en reposo, están comunicadas
por una membrana semipermeable que permita el paso del solvente pero no del soluto.
Así se produce una circulación de solvente a través de la membrana desde la solución
más diluida a la más concentrada, tendiéndose a igualar las concentraciones a ambos
lados. Por tanto el volumen de la solución más concentrada aumenta y en consecuencia
también la presión ejercida por ésta sobre la membrana, hasta llegar al punto de
equilibrio.
Es, por tanto, la circulación de solvente de la fase más concentrada a la más diluida,
concentrando aún más la primera. Se logra aplicando a la solución concentrada una
presión mayor a la presión osmótica, por lo que a través de la membrana pasará de
forma forzada el solvente, quedando retenido el soluto.
Es un tratamiento caro ya que, además el consumo energético que supone el bombeo a
alta presión, el efluente debe ser tratado previamente a fin de eliminar los sólidos en
suspensión que pudieran contaminar las membranas. También decir que la vida de las
membranas es relativamente corta y su precio alto, luego son usada cuando exista un
componente de difícil eliminación por los métodos convencionales, o cuando sea viable
la recuperación de las sustancias contenidas en el concentrado.
d.3) Adsorción
Retención en un medio de las moléculas disueltas en un líquido por acción de fuerzas
químicas o físicas.
Cuando se realiza la adsorción con carbón activo se considera un proceso de afinado de
la calidad del agua y sustituye frecuentemente a los filtros de arenas. El carbón activo
provoca la adsorción de la materia orgánica residual tras el tratamiento biológico y en
especial de los compuestos organoclorados resultantes de la desinfección que dan el
sabor a “cloro”.
d.4) Intercambio iónico
Basado en el equilibrio químico entre los iones presentes en el agua residual y los
existentes en una fase insoluble, de horma que los de la fase líquida se incorporan a la
fase sólida a cambio que los de esta fase pasen a la líquida. Puede realizarse de dos
formas:
? Adición de la resina a las aguas y homogeneización, que precisará de la posterior
separación de la misma (por filtración).
? Disposición de la resina en columna (de lecho fijo) por la que se pasan las aguas.
Las resinas son caras, por lo que se reutilizan (reacción química de intercambio pero en
sentido inverso, usando un ácido o una base fuertes). Suelen utilizarse para la
eliminación de metales pesados o de ciertos aniones, cuando éstos no son eliminados
suficientemente con los lodos de tratamiento anteriores. También cuando sea interesante
la recuperación del contaminante para su reutilización.
d.5) Precipitación química
Mediante la adición de agentes químicos que alteran el estado físico de los sólidos
disueltos y en suspensión, haciéndolos sedimentables. Se suele usar para eliminar
sólidos suspendidos y DBO:
? Cuando hay variaciones estacionales en la concentración del agua residual.
? Cuando se necesita un grado intermedio de tratamiento
? Como ayuda en la sedimentación
Se puede llegar a eliminar del 80 al 90 % de la materia total suspendida, del 40 al 70 %
de la DBO, del 30 al 60 % de la DQO y del 80 al 90 % de las bacterias.
Los agentes precipitadores más usados son:
? Sulfato de alúmina (medio básico)
? Cal (medio básico)
? Sulfato ferroso y cal (reacción en tres etapas)
? Cloruro férrico
? Cloruro férrico y cal
e) TRATAMIENTOS ESPECÍFICOS
Sirven para eliminar contaminantes específicos y pueden realizarse en cualquier etapa
del tratamiento. Normalmente se corresponderán a operaciones de neutralización y
oxidación-reducción.
e.1) Neutralización
Para aguas procedentes de procesos industriales que contengan ácidos o álcalis que es
necesario neutralizar antes de su vertido o a otros tratamientos posteriores. Hay que
tener muy en cuenta si la sal formada es soluble o insoluble, y si produce gases o genera
calor.
Se lleva a cabo usando ácido sulfúrico o lechada de cal, según el caso. Para disminuir
los lodos también se usa carbonato sódico o hidróxido sódico en lugar de cal.
f) DESINFECCIÓN
La desinfección consiste en la destrucción selectiva de los organismos que causan
enfermedades. No todos los organismos se destruyen durante el proceso, punto en el que
radica la principal diferencia entre la desinfección y la esterilización, proceso que
conduce a la destrucción de la totalidad de los organismos. En el campo de las aguas
residuales, las tres categorías de organismos entéricos de origen humano de mayores
consecuencias en la producción de enfermedades son las bacterias, los virus y los
protozoos .Las enfermedades bacterianas típicas transmitidas por el agua son: el tifus, el
cólera, el paratifus y la disentería bacilar, mientras que las enfermedades causadas por
los virus incluyen, entre otras, la poliomielitis y la hepatitis infecciosa.
AGENTES FISICOS
Los desinfectantes físicos que pueden emplear son la luz y el calor. El agua caliente a la
temperatura de ebullición, por ejemplo, destruye las principales bacterias causantes de
enfermedades y no formadoras de esporas. El calor no es factible debido al alto costo
que supondría. Sin embargo, la pasteurización de fango es una práctica habitual en toda
Europa. La luz solar también es un buen desinfectante especialmente la radiación
ultravioleta. En la esterilización de pequeñas cantidades de agua, el empleo de lámparas
especiales ha resultado exitoso. La eficacia de este proceso depende de la penetración de
los rayos en el agua. La geometría de contacto entre la fuente emisora de luz ultravioleta
y el agua es de gran importancia debido a que la materia en suspensión, las moléculas
orgánicas disueltas y la propia agua, además de los microorganismos, absorberán la
radiación. Por lo tanto, la aplicación de la radiación ultravioleta como mecanismo de
desinfección no resulta sencilla en sistemas acuosos, especialmente por la presencia de
materia particulada.
- Rayos ultravioletas: se hace pasando una lámina de agua delgada bajo una
fuente de rayos ultravioleta. La penetración de los rayos, así como la eficiencia
de la desinfección depende de la turbiedad del líquido. Se usa principalmente en
piscinas. No deja efecto residual, ni se puede determinar en el agua la cantidad
aplicada en forma fácil. No es aconsejable para acueductos.
- Calor: es principalmente un sistema de desinfección doméstico no aplicable a
plantas de purificación. Quince o veinte minutos a temperatura de ebullición son
suficientes para destruir cualquier microorganismo debido a la expulsión de los
gases por el incremento de temperatura. Órdenes de ebullición del agua deben
emitirse cada vez que se considere que existe un peligro para la salud.
DESINFECCIÓN QUÍMICA
Los agentes químicos más utilizados para la desinfección incluyen:
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
El cloro y sus componentes
El bromo
El yodo
El ozono
El fenol y los compuestos fenólicos
Los alcoholes
Los metales pesados y compuestos afines
Los colorantes
Los jabones
Los compuestos amoniacales cuaternarios
El agua oxigenada
Ácidos y álcalis diversos
Los desinfectantes más comunes son los productos químicos oxidantes, de los cuales el
cloro es el más universalmente empleado, aunque también se ha utilizado, para la
desinfección del agua residual, el bromo y el yodo. El ozono es un desinfectante muy
eficaz cuyo uso va en aumento, a pesar de que no deja una concentración residual que
permita valorar su presencia después del tratamiento. El agua muy ácida o muy alcalina
también se ha empleado para la destrucción de bacterias patógenas, ya que el agua con
pH inferior a 3 o superior a 11 es relativamente tóxica para la mayoría de las bacterias.
Según el tipo de agente químico empleado, y dentro de ciertos límites, se ha podido
comprobar que la efectividad de la desinfección está relacionada con la concentración
-
Desinfección con cloro: es el más universalmente empleado. Los
compuestos del cloro más comúnmente empleados en las plantas de
tratamiento de aguas residuales son el cloro gas (Cl2), el hipoclorito sódico
(NaOCl), el hipoclorito de calcio [Ca(OCl)2], y el dióxido de cloro (ClO2).
Los hipocloritos sódico y cálcico se suelen emplear en las plantas pequeñas,
especialmente en las prefabricadas, en las que la simplicidad y seguridad son
criterios de mayor peso que el costo. El hipoclorito de sodio se emplea en las
plantas de gran tamaño, principalmente por cuestiones de seguridad
relacionadas con las condiciones locales. El dióxido de cloro también se
emplean en las instalaciones de tratamiento, debido a que tiene algunas
propiedades poco frecuentes (no reacciona con el amoníaco). El empleo del
cloro gas es la forma más extensamente adoptada.
-
Desinfección con dióxido de cloro: el dióxido de cloro es otra sustancia
bactericida cuyo poder de desinfección es igual o superior al del cloro, y que
se ha comprobado que resulta más efectivo que el cloro en la inhibición e
inactivación de virus. La generación del dióxido de cloro debe llevarse a
cabo in situ debido a que se trata de un gas inestable y explosivo. En el
proceso de generación del dióxido de cloro es necesario hacer reaccionar el
clorito de sodio NaClO2 con cloro para producir dióxido de cloro gas.
La utilización del dióxido de cloro puede dar lugar a la formación de algunos
productos finales potencialmente tóxicos como el clorito y el clorato. El
dióxido de cloro residual y los productos formados, debido a su alta
velocidad no son amenaza directa para la vida acuática, como lo es el cloro
residual. Una de las ventajas del dióxido de cloro es que no reacciona con
amoníaco para dar paso a la formación de cloraminas, que son muy tóxicas y
tampoco forman compuestos orgánicos halogenados como el cloroformo que
se tiene indicios de efectos cancerígenos.
No se conoce a seguridad el posible impacto ambiental la utilización del
dióxido de cloro en la desinfección de aguas residuales. El dióxido de cloro
no reacciona ni se disocia con el agua, como ocurre con el cloro.
-
Desinfección con bromo: al igual que los otros halógenos tiene propiedades
desinfectantes, reacciona con el amoníaco para formar brominas y presenta
un fenómeno de punto de quiebre a una relación teórica Br:N de 17:1. Al
hidrolizarse en el agua forma ácido hipobromoso:
Si bien la eficacia del bromo es comparable a la del cloro y el yodo en la
destrucción de microorganismos, su costo es más alto que el de dichos
compuestos y su manejo (en especial el del bromo líquido) crea problemas.
-
Desinfección con yodo: es el halógeno de mayor peso atómico y por su bajo
poder de oxidación resulta el más estable. Sus residuales por eso se
conservan por mucho más tiempo que los de cloro. El yodo al mezclarse con
agua se disocia formando ácido hipoyodoso HIO.
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Desinfección con ozono: es en la actualidad, tanto por su costo como por su
eficacia como desinfectante el más serio competidor del cloro. Es un gas de
olor característico. El equipo necesario para producirlo es bastante costoso y
de difícil mantenimiento. No deja efecto residual y por consiguiente no
interfiere con el ecosistema de los ríos y embalses donde dichos líquidos
cloacales con descargados.
El ozono se produce haciendo pasar aire seco entre los electrodos de un
generador. Entre dichos electrodos hay un material aislante que transporta la
electricidad por inducción tal como vidrio. El ozono se desintegra
rápidamente en el agua de forma que los residuales solo permanecen por
corto tiempo.
g) LODOS Y RESIDUOS SÓLIDOS OBTENIDOS EN LA
DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
Los residuos separados de las aguas, pueden clasificarse en dos grupos: los sólidos
gruesos, que se obtienen en el tratamiento previo, y los lodos. Estos se obtienen en dos
puntos, los del tratamiento primario (grises de mal olor) y los producidos en el
tratamiento secundario (pardoamarillentos y normalmente sin olor). Su tratamiento va a
venir dado por como se hayan producido y de su carga contaminante o tóxica. Veamos
los sistemas más comunes de tratamiento de lodos.
g.1) Espesamiento
Sea cual sea su destino final, los lodos se suelen someter a un proceso de concentración
para eliminar la mayor parte del agua. Los lodos procedentes del decantador se
conducen mediante bombeo a una unidad de espesamiento que se corresponde con un
decantador de paredes muchas más altas, que tiene como partes móviles los rascadores
del fondo y unos elementos destinados a romper las espumas secas que se forman en la
superficie. Se les suele añadir espesantes para facilitar el aumento de su densidad,
obteniéndose masas con un contenido en sólidos entre el 6 y el 10 %.
Después se suelen pasar a una unidad de filtración para conseguir mayores
concentraciones. Se suelen utilizar centrífugas o los filtros de vacío, aunque con ellos
difícilmente se obtienen tortas con un contenido en sólidos superior al 30 %. Más eficaz
es el uso de filtros prensa o filtros continuos de banda, obteniéndose tortas entre el 35 y
el 50 % en sólidos.
g.2) Elutriación
Es el lavado de los lodos producidos en dos etapas, realizándose en la primera el lavado
de los lodos con agua tratada y en una segunda se realiza el espesamiento.
g.3) Digestión anaerobia
Trata de descomponer la materia orgánica putrescible hasta obtener productos estables e
inertes. Hay dos fases: en la primera (pH 5,5), los microorganismos atacan las
sustancias disueltas en el lodo formando ácidos orgánicos, dióxido de carbono, ácido
sulfhídrico… por lo que se denomina digestión ácida. En la segunda fase (pH 7,4), se
realiza la digestión de los productos generados en la primera fase, transformándolos en
el dióxido de carbono, nitrógeno y metano, llamándose esta fase alcalina o metánica.
g.4) Digestión aerobia
O estabilización de lodos. Basada en una aireación prolongada para oxidar tanto las
materias volátiles (olores) como la descomposición de los lodos. Como no requiere
calentamiento se lleva a cabo en tanques iguales a los de los lodos activos y deben
disponer de un sistema de concentración antes de la descarga.
g.5) Eras de secado
Tanques rectangulares anexados, con un lecho poroso, por don filtran las aguas que
contienen los lodos espesados o digeridos.
g.6) Otros
Los menos habituales son: desecación por calefacción e incineración y combustión
húmeda (proceso Zimmerman).
g.7) Eliminación
? Vertido controlado o retorno a la corriente: usado con los lodos procedentes de
plantas de tratamiento de aguas residuales, o de plantas potabilizadoras de agua
sin tratamiento de dureza, ya que en estas últimas el volumen de lodos es mucho
mayor. Se usa cuando el caudal de la corriente o la proximidad de un vertedero
lo permiten.
? Incineración del residuo: en plantas potabilizadoras que utilizan cal para
eliminar la dureza del agua, incinerando los lodos que contienen carbonato
cálcico para recuperar el CaO.