AGUAS RESIDUALES: METODOS DE TRATAMIENTO, VENTA

Las aguas residuales son aguas que se pueden generar mediante acciones naturales o antrópicas a partir de residuos líquidos de origen doméstico, urbano, agrícola, pluvial o industrial, las cuales pueden tener concentraciones considerables de materia orgánica, residuos industriales, detergentes, grasas, residuos agro ganaderos, sustancias toxicas, entre otros.

Este tipo de aguas, puede ser tratada en el sitio donde se producen como, por ejemplo, las aguas grises se tratan y reutilizan directamente en la residencia que las produce, además se pueden hacer tratamientos primarios mediante la instalación de pozos sépticos, mientras que en zonas con altas densidades de población el método para tratarlas, consiste en captar las aguas residuales mediante la red de alcantarillado para ser llevadas a las plantas de tratamiento de la ciudad.

Aguas Residuales Urbanas

Este tipo de aguas, son generadas a partir de residuos orgánicos, residuos domésticos y comerciales, arrastres de lluvia e infiltraciones.  Los principales contaminantes que aparecen en este tipo de aguas son: objetos de gran tamaño en estado de suspensión, arenas, grasas, aceites, coliformes fecales, entre otros.  Si este tipo de aguas no son tratadas de forma adecuada, se pueden generar diversos problemas ligados con la contaminación de las fuentes hídricas, la pérdida de nutrientes en zonas de cultivos, contaminación en el medio ambiente y problemas de salud en la comunidad aledaña al foco de contaminación.

Las Aguas Residuales de origen urbano se producen a partir de residuos orgánicos, residuos domésticos y comerciales, arrastres de lluvia e infiltraciones.

Aguas Residuales Industriales

A diferencia de las aguas residuales de origen urbano, las aguas residuales de origen industrial, contienen sustancias químicas que no se pueden eliminar mediante tratamientos convencionales, ya sea por estar en concentraciones elevadas, o por su naturaleza química.  Los compuestos orgánicos e inorgánicos que se identifican en los vertimientos de este tipo de aguas, se regulan debido a su toxicidad o a sus efectos biológicos a largo plazo.  Estos contaminantes proceden de diversas actividades industriales y por su naturaleza, concentración o caudal del vertimiento, hacen que estas aguas residuales demanden un tratamiento intensivo antes de su vertido o reutilización.

La tabla que se muestra a continuación, muestra la clasificación de los principales compuestos contaminantes en las aguas residuales de origen industrial:

Principales Contaminantes Industriales presentes en las aguas residuales.

Proceso De Tratamiento De Aguas Residuales

El tratamiento de aguas residuales incluye una serie de procesos físico – químicos y biológicos que tienen como objetivo, eliminar las concentraciones de contaminantes presentes en el recurso para que este pueda ser reutilizado.

Métodos Para Eliminar Materia En Suspensión En Las Aguas Residuales:

La materia en suspensión que se puede encontrar en el agua residual puede ser desde partículas inorgánicas de varios centímetros y muy densas, hasta suspensiones coloidales de origen orgánico muy estables.  El procedimiento para reducir las concentraciones de este tipo de partículas es la primera fase en el proceso del tratamiento de aguas residuales.  A continuación, se mencionan y describen los métodos de tratamiento de reducción de materia en suspensión más habituales.

• Desbaste

Es un método físico de separación, que consiste en retener los sólidos gruesos que generalmente se encuentran en las aguas residuales mediante una reja o un tamiz y de esta forma, evitar problemas técnicos con los equipos que se emplean en posteriores tratamientos del recurso.

• Sedimentación

En este método, también conocido como decantación, se aprovecha la fuerza de gravedad, dónde las partículas más densas se depositan al fondo del tanque sedimentador.  El propósito principal de este método de tratamiento primario, es generar un líquido homogéneo capaz de ser tratado mediante procesos biológicos y unos lodos que pueden ser tratados por separado mediante otros tipos de tratamiento.

La forma de los tanques donde se lleva a cabo este proceso depende de factores como el tamaño de las partículas, la forma de las mismas, la concentración de los sólidos presentes en el recurso, la densidad de los mismos, entre otros.  Los tipos más comunes de tanques de sedimentación son los siguientes:

Sedimentadores Rectangulares:

Este tipo de tanques, se emplean para separar del agua partículas densas y grandes; Suelen ser tanques poco profundos, dado que la profundidad no influye en la eficacia de la separación.

Sedimentadores Circulares:

Es el tipo de sedimentadores es el más común que se emplea en las plantas de tratamiento (PTAR); en ellos el movimiento del agua es radial, por lo que la velocidad de desplazamiento del recurso disminuye hacia los bordes del tanque.  Este tipo de tanques, es ideal para casos donde la sedimentación va acompañada de una floculación de las partículas, donde el tamaño de flóculo aumenta cuando las partículas descienden al fondo del tanque, por lo tanto, la velocidad de sedimentación de estos tanques es más rápida con respecto a otros tipos.

Sedimentadores Lamelares:

Consisten en tanques de poca profundidad que contienen en su interior, placas o tubos inclinados respecto a la base, por donde el agua fluye, hacia la superficie inferior se van acumulando las partículas, las cuales se desplazan de forma descendente y se depositan en el fondo del tanque sedimentador.

Los tanques sedimentadores circulares son los más comunes en las PTAR.

• Filtración

El método de tratamiento de aguas residuales mediante filtración consiste en pasar el agua a través de un medio poroso, con la finalidad de retener la mayor cantidad posible de materia en suspensión.  El medio poroso empleado en este método generalmente es un lecho de arena de altura variable, dispuesta en distintas capas de distinto tamaño de partícula.

Filtración mediante presión:

La arena se encuentra contenida en recipientes y el agua, sometida a presión, atraviesa el medio filtrante.  En este método de filtración, puede generarse filtración lenta, la cual mezcla procesos físicos y biológicos o filtración rápida (o profunda) la cual se emplea para el tratamiento de aguas residuales industriales.

• Flotación

Este tratamiento consiste en crear burbujas de aire, que puedan atrapar las partículas presentes en el agua para posteriormente exponerla en la superficie para que sean arrastradas y eliminadas del recurso; este método es ideal en casos donde las partículas presentan una densidad menor o igual a la del agua.  La relación aire/sólidos y ml/l de aire liberados en el sistema por cada mg/l de concentración de sólidos en suspensión presentes en el recurso es el parámetro más importante a la hora de aplicar este método.  El método de flotación se usa para tratar aguas procedentes de refinerías, industrias de alimentos, industrias fabricadoras de pinturas, entre otras.

• Coagulación – Floculación

Este método es un proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se producen al neutralizar las fuerzas que las mantienen separadas, por medio de la adición de coagulantes químicos y la aplicación de la energía en el momento de realizar la mezcla.  La coagulación – Floculación, es el tratamiento más eficaz en la reducción de partículas contaminantes presentes en el agua, siendo el método universal en el tratamiento de aguas residuales debido a que elimina gran cantidad de partículas de diversos tamaños y componentes a menor costo, en comparación con otros métodos de tratamiento.

Métodos Para Eliminar Materia Disuelta En Las Aguas Residuales:

La materia disuelta que se encuentra en las aguas residuales presenta concentraciones y características diversas: ya sean concentraciones de sales inorgánicas disueltas como por ejemplo salmueras, sales orgánicas como materia orgánica biodegradable la cual se emplea en la industria alimenticia, hasta bajas concentraciones de materia inorgánica como metales pesados y materia orgánica como pesticidas (presentes en aguas residuales de origen agrícola) pero que se necesitan remover del recurso dado su carácter contaminante.

A continuación, se describirán los diferentes procesos que se realizan en el tratamiento de aguas residuales con el objetivo de reducir y eliminar las concentraciones de materia disuelta presente en las mismas:

• Precipitación

La precipitación consiste en la sustracción de la sustancia disuelta presente en el agua, por medio de la adición de reactivos que formen un compuesto insoluble con el mismo, facilitando así su remoción por cualquiera de los métodos de eliminación de la materia en suspensión.   El reactivo más frecuente para realizar este procedimiento es el Ca2+ ya que este compuesto posee características coagulantes, lo que provoca el uso de este compuesto en tratamiento de aguas residuales tanto urbanas como industriales.

• Procesos Electroquímicos

Los procesos electroquímicos, como su nombre lo indica, se basan en el uso de técnicas electroquímicas, donde se una corriente eléctrica mediante un electrolito pasa a través del agua residual, generando reacciones de oxidación – reducción tanto en el cátodo como en el ánodo.  La ventaja principal de este método es la ausencia del uso de reactivos y que este método controla el potencial del electrodo, permitiendo seleccionar la reacción electroquímica dominante que el recurso requiere para su tratamiento.

El reactor electroquímico que se utiliza, generalmente es tipo filtro-prensa, similar a las pilas de combustible; este sistema permite un crecimiento modular del área donde cada módulo se compone de un elemento catódico de bajo sobrevoltaje a hidrógeno, como por ejemplo Plata, Oro, Acero Inoxidable, Níquel, entre otros, y un elemento anódico que utiliza como base óxidos de metales nobles.

• Intercambio Iónico

El intercambio iónico emplea un material, conocido como resinas de intercambio iónico, el cual retiene de manera selectiva sobre su superficie los iones disueltos en el agua residual, los mantiene temporalmente unidos a la superficie, y los cede frente a una disolución regenerante.  Habitualmente se emplea el intercambio iónico para eliminar sales cuando estas se encuentran en bajas concentraciones, siendo usual su aplicación para la desmineralización y el ablandamiento de aguas, así como la retención de determinados productos químicos y la desmineralización de jarabes de azúcar.

• Desinfección

El uso de desinfectantes en el tratamiento de aguas residuales busca producir agua libre de patógenos u organismos vivos que puedan contaminar las fuentes hídricas, evitar la producción de subproductos indeseables de la desinfección y mantener la calidad bacteriológica en la red conducción posterior.

Desinfección con cloro (Cl2):

Es el oxidante más utilizado en el tratamiento de aguas residuales, ya que destruye los organismos presentes en el recurso mediante la oxidación del material celular; la desinfección con este compuesto es confiable y efectiva ya que elimina un amplio espectro de organismos patógenos que se pueden encontrar en el agua.  El cloro se puede suministrar mediante gas de cloro, soluciones de hipoclorito y otros compuestos que contienen cloro mediante forma sólida o líquida.

Las PTAR tratan el agua para que esta llegue a las fuentes hídricas sin contaminar el recurso.

Métodos Biológicos Para El Tratamiento De Aguas Residuales

El tratamiento biológico de aguas residuales, realizado principalmente mediante lagunas de oxidación, cuenta con una serie de procesos que tienen en común el uso de microorganismos tales como bacterias para llevar a cabo la reducción de concentraciones de componentes solubles presentes en el agua; estos procesos utilizan la capacidad de asimilación de los organismos para consumir materia orgánica y nutrientes presentes en el recurso para su propio crecimiento y desarrollo.

En el proceso que se emplea para el tratamiento de aguas residuales a nivel biológico se distinguen los siguientes sistemas:

• Sistemas aerobios

La presencia de O2 en este tipo de sistemas, hace que este compuesto sea receptor de electrones, por lo cual se obtienen rendimientos energéticos elevados, provocando alta producción de fango, debido al alto grado de crecimiento de las bacterias aerobias.  Su aplicación en el tratamiento de aguas residuales está condicionada por la baja solubilidad del oxígeno en el agua.

• Sistemas anaerobios

En este tipo de sistemas, el receptor de electrones es el CO2 presente en la materia orgánica que se encuentra en las aguas residuales, generando como producto, la reducción del carbono en forma de gas metano (CH4).  El uso de este sistema tiene como principal ventaja la obtención de gases combustibles.

• Sistemas anóxicos

Los sistemas anóxicos son sistemas con ausencia de O2 y presencia de altas concentraciones de nitratos (NO3-), generando que este compuesto sea el receptor de electrones, y generando principalmente N2, el cual es un elemento inerte.  Por lo tanto, dependiendo de las condiciones del ambiente, se puede obtener un tratamiento de aguas residuales que realice desnitrificación (reducción biológica de nitratos).