Sistemas de Tratamiento y Depuración de las aguas

Sistemas de Tratamiento y Depuración de las aguas. (Referencia en el libro en las páginas 277-282)

El interés del hombre por el abastecimiento de agua adecuado y por la utilización de sistemas para eliminar aguas residuales viene de la antigüedad, pero es a partir del siglo XVIII cuando este interés por la depuración y el tratamiento de las aguas alcanza un grado importante, sobre todo en los países desarrollados. Así se dice que es posible aplicar los mecanismos de depuración y tratamiento más eficaces, pero a su vez más costosos. Estos sistemas entran a formar parte de ciclo de utilización del agua.

1. Autodepuración

Antes de nada decir que la depuración es un proceso natural en las aguas (denominado también autodepuración) que consiste en lo siguiente:

- Procesos de sedimentación: Mecanismos de sedimentación de las partículas presentes en las aguas.

- Procesos Químicos y Biológicos: Transforman la materia orgánica en inorgánica. Materia Inorgánica o Nutrientes que servirán a las algas, aumentando su actividad fotosintética y enriqueciendo de O₂ el agua. Con ello se elimina la materia extraña del agua y se restablece su equilibrio natural.

- Con la ayuda de luz y nutrientes: Posibilitando la fotosíntesis y con ello, como hemos dicho, la oxigenación.

Importante es decir que el proceso de autodepuración de las aguas naturales depende de los siguientes factores: Tiempo, temperatura, cantidad de oxigeno disuelto y que sea poca la materia orgánica a depurar.

2. Tratamiento del agua para consumo

El agua natural posee características físicas, químicas y biológicas que impiden su uso directo para beber o preparar alimentos, por lo que debe ser sometida a tratamientos y procesos que la conviertan en AGUA POTABLE (o agua carente de microorganismos patógenos, sustancias tóxicas, de sabor olor, color y turbidez desagradable)

La potabilización (convertir el agua en potable) se realiza en las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) y los procesos que se llevan a cabo son de dos tipos:

a) Tratamiento Global. Consiste en aplicar diferentes procesos físicos y procesos químicos:

-Oxigenación por borboteo en cascada.

- Floculación con, por ejemplo, sulfato de alúmina. Al agua se le añade una sal (sulfato de alúmina), y los iones de aluminio se rodean de micropartículas de arcilla debido a la polaridad de estas. Este ion se dice que hace la función de aglutinante, formando un AGREGADO o FÓCULO. Ese fóculo por su peso se irá al fondo. Por tanto, las partículas que producen turbidez al agua se irán al fondo.

- Filtración.

- Decantación

b) Tratamiento Especial.

- Desinfección orgánica: Como la cloración, la ozonización y las radiaciones ultravioletas. La cloración es el método más empleado dado que el cloro es un poderoso oxidante y desinfectante, barato y fácil de controlar, pero su presencia en grandes dosis puede resultar nociva y en pequeñas dosis puede darle un mal sabor al agua. La ozonización (muy buena esta para eliminar virus) y las radiaciones ultravioletas, pese a ser más eficaces, son también mucho más caras.

- Otros ajustes o también llamados “tratamientos de afine”: No son completamente necesarios, pero suelen ser utilizados para corregir ciertas irregularidades del agua que, aun siendo potable, podrían perfeccionarla. Como los siguientes:

I) Neutralización: Reduce la acidez del agua empleando reactivos (sosa o cal)

II) Añadido de Flúor: Pese a ser una sustancia peligrosa, se añade en ínfimas cantidades para prevenir las caries en los dientes.

III) Reducción de la dureza: Es un tratamiento muy caro, pero que a veces se realiza debido a que mucha dureza es nociva para los riñones y muy dañina para los conductos de la red de abastecimiento por las deposiciones calcáreas que puede llegar a formar.

3. Tratamientos de aguas residuales

Los sistemas de depuración de las aguas contaminadas o residuales consisten en una serie de procedimientos que tratan de devolver el agua al medio natural con unas características físicas, químicas y biológicas lo más parecidas posible a su estado original.

Existen dos tipos de depuración: Depuración Natural o Blanda y Depuración Tecnológica o Dura.

a) Depuración Natural o Blanda

Los sistemas de depuración natural se basan en reproducir los procesos de autodepuración bajo condiciones especiales. Estos mecanismos requieren poco gasto de instalación y mantenimiento, puesto que apenas de emplean equipos mecánicos o eléctricos. Utilizada especialmente para pequeñas poblaciones.

Entre los métodos empleados en la depuración natural o blanda destacamos el lagunaje y los filtros verdes.

Lagunaje: consiste en la depuración biológica de aguas residuales mediante la construcción de lagunas artificiales, poco profundas, que se llenan con el agua a depurar. Está permanece allí durante meses, donde tiene lugar una sedimentación de materiales sólidos en suspensión y una degradación de la materia orgánica por vía aerobia o anaerobia.

Filtros verdes: Consisten en terrenos cubiertos de vegetación arbórea de crecimiento rápido (chopos) sobre los que se realiza el vertido de aguas residuales, y en los que, por medio de los procesos físicos, químicos y biológicos del suelo en los que intervienen los microorganismos que en él se encuentran, se produce su depuración.

b) Depuración tecnológica o dura.

La depuración tecnológica o dura se realiza en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) en las que, mediante una serie de procesos físicos, químicos, y biológicos, se intenta eliminar o reducir los contaminantes. Estos sistemas requieren unas inversiones grandes en instalaciones, equipos, y energía. La ventaja que presentan con respecto a los sistemas de depuración blanda es la mayor rapidez y el mayor volumen de la depuración.

En una estación depuradora podemos diferenciar:

- La línea de Agua: Es el camino que recorre el agua residual desde su llegada a la instalación, pasando por distintos tratamientos, hasta su vertido final al receptor.

- La línea de fangos, lodos, o biosólidos: Resulta de concentrar los contaminantes presentes en el agua residual, que siguen un recorrido distinto dentro de la depuradora y tienen otros tratamientos.

- La línea de gas: Está formada por el proceso a que es sometido el biogás generado en el tratamiento de lodos o fangos.

AA) LA LINEA DE AGUA:

Se dividen en los siguientes tratamientos:

- Pretratamiento

- Tratamiento primario

- Tratamiento secundario

- Tratamiento terciario

-Desinfección

AA0) Pretratamiento

Es la separación de sólidos en suspensión o flotantes de gran tamaño y densidad. Se realizan los siguientes procesos:

- Desbastes o Retención a través de filtros o rejillas.

- Desarenado que, mediante la agitación del agua en grandes cámaras a velocidad controlada, provoca un deposito de arenas en el fondo fácilmente extraíble y eliminable.

- Desengrasado: Se realiza junto con el desarenado y consiste en que, mediante la agitación del agua en grandes cámaras a velocidad controlada, las grasas se queden flotando en la superficie siendo fácil su extracción y eliminación.

AA1) Tratamiento primario:

Consiste en la separación de sólidos en suspensión y material flotante que no han sido retenidos en el Pretratamiento. Se realiza mediante los siguientes procesos:

-Decantación primaria: En los decantadores primarios.

- Floculación: Mediante el empleo de productos químicos.

- Ajustes de pH o neutralización: Si el agua viene muy ácida, a veces se le ajusta el pH con un neutralizante.

AA2) Tratamiento Secundario:

Consiste en un conjunto procesos biológicos complementados con un sistema de decantación secundario cuya finalidad es eliminar la materia orgánica presente en el agua residual. Se realiza mediante los siguientes procesos:

-De fangos o lodos activos: Consistente en colocar el agua residual en grandes depósitos bajo condiciones aerobias de modo que las bacterias degraden la materia orgánica mediante procesos de oxidación. Se necesita un aporte de oxigeno que se le realiza mediante turbinas o difusores.

- Lechos o filtros bacterianos: El agua se hace pasar a través de filtros porosos con bacterias aerobias adheridas. Esas bacterias degradan la materia orgánica mediante procesos aerobios (necesitan menos inyección de Oxigeno que el proceso anterior debido a la aireación natural).

AA3) Tratamiento terciario:

Son métodos avanzados, complementarios, realizados para extraer la materia orgánica suplementaria o reducir nutrientes como el Nitrógeno o el Fosforo.

Este tratamiento posibilita la reutilización del agua, pero debido a su alto precio se utiliza en muy pocas depuradoras.

AA4) Desinfección:

Es un tratamiento final destinado a evitar problemas de salud debido a la existencia de bacterias o virus patógenos en el agua. Se utilizan procesos como la cloración, la ionización, o la radiación ultravioleta.

AB) LINEA DE FANGOS:

Como resultado de los procesos a que ha sido sometida el agua residual (LINEA DE AGUA), se ha originado una concentración de contaminantes, de apariencia líquida, que se denomina fangos o lodos y cuyo tratamiento se realiza en esta línea, la línea de fangos.

Se divide en los siguientes tratamientos:

- Espesamiento de fangos

-Estabilización de fangos

- Acondicionamiento químico

- Deshidratación

AB0) Espesamiento de fangos

Su finalidad es reducir el volumen de los mismos eliminando la mayor parte del agua que contienen, empleando los espesadores, que se basan en mecanismos de gravedad o flotación.

AB1) Estabilización de fangos

Se utiliza para eliminar la materia orgánica presente en ellos. Este proceso se puede realizar vía aerobia o anaerobia. En la estabilización aerobia se produce la oxidación, pero esta es bastante cara, por lo que suele realizarse la estabilización anaerobia. Este último se produce en los digestores, depósitos cerrados donde tienen lugar reacciones de fermentación que estabilizan la materia orgánica, transformándola en ácidos y gases, como el metano y el CO₂, que forman el llamado biogás, utilizado en la actualidad en algunos proceso industriales.

AB2) Acondicionamiento químico

Se realiza mediante la adición de compuestos (cal, cloruro férrico) o calor a presión. La finalidad es provocar la coagulación de sólidos y facilitar el siguiente proceso: La deshidratación

AB3) Deshidratación

Se lleva a cabo mediante secado, filtros de prensa y centrifugación, para eliminar el agua que todavía contengan los fangos.

Por último… Al terminar el proceso los residuos pueden llevarse al vertedero, incinerarse (lo que provoca CO₂ contaminante para la atmosfera) o realizar el compostaje para su posterior utilización en la agricultura.

AC) LINEA DE GAS

El gas resultante de la digestión de fangos constituye la llamada línea de gas, ya que puede ser reutilizado para aportar parte de energía que la planta depuradora necesita para su funcionamiento. El gas que no se utilice para esto se quemará en la antorcha de la que disponen todas las estaciones depuradoras.