Etapas del proceso de tratamiento

Es bien sabido que las grandes ciudades o centros urbanos del mundo producen una gran cantidad de aguas negras. Esto como consecuencia de las diversas actividades humanas como la agricultura, ganadería, industrias y las distintas actividades domésticas. Por esta razón, es indispensable que se lleve a cabo un proceso de tratamiento de aguas residuales con el cual se logra la desinfección para garantizar la calidad del agua para su reutilización.

Etapas del proceso de tratamiento de aguas residuales

El proceso de tratamiento de aguas residuales está conformado por varias etapas. Estas son:

Etapa preliminar

Se llama preliminar porque es la antesala del tratamiento de depuración que las aguas residuales recibirán. Este proceso cumple las funciones de regular y medir el caudal de agua que ingresa a la planta. Además, en este tratamiento se remueven los sólidos flotantes de gran tamaño, la arena y la grasa presentes en las aguas negras.

Estos agentes indeseables son eliminados mediante un proceso de filtración, siendo este indispensable para el correcto desarrollo de esta etapa. En este proceso, el agua residual es preparada para facilitar dicho tratamiento. Esto con el fin de resguardar la instalación y evitar daños a los equipos usados en las distintas operaciones y procesos que conforman el sistema de tratamiento.

Además, se puede realizar una pre-aireación, con la cual se logra la eliminación de compuestos volátiles que se encuentran presentes en el agua residual. Estos tienen la característica de ser malolientes y aumentar el contenido de oxígeno en el agua. Al realizar este proceso, se disminuye la producción de desagradables olores en las próximas etapas del tratamiento de aguas residuales.

Etapa primaria

El objetivo de este tratamiento es la eliminación de los sólidos en suspensión. Este se realiza por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por sustancias químicas. El agua residual es depositada en grandes estanques decantadores y queda retenida allí de 1 a 2 horas.

Se le agregan compuestos químicos como aluminio, polielectrolitos floculantes y sales de hierro para completar el proceso. Además, se logra la precipitación del fósforo, los sólidos en estado de coloides en un 70% o en suspensión muy finos. Este proceso es desarrollado a través del uso de maquinaria hidráulica, por lo que se le reconoce como tratamiento mecánico.

Etapa secundaria

Los objetivos principales de esta etapa es eliminar la materia orgánica en estado coloidal y en disolución a través de un proceso de oxidación de naturaleza biológica. También, la degradación de sustancias del contenido biológico presente en el agua residual causado por desechos humanos.

Dentro de esta etapa se encuentra los procesos aeróbicos y anaeróbicos y físico-químico como la floculación. Estos disminuyen gran parte de la demanda biológica de oxígeno y remueven las cantidades extras de sólidos sediméntales.

Etapa terciaria

Esta es la etapa final del tratamiento de aguas residuales. En ella se realizan una serie de procesos, entre ellos la eliminación de agentes patógenos como bacterias fecales y de los nutrientes. Estos procesos aumentan a estándares requeridos la calidad del agua para ser descargada en mares, ríos, lagos y demás cuencas hidrográficas.

Métodos del proceso de tratamiento de aguas residuales

Existen distintos métodos para el tratamiento de aguas residuales. Entre estos están:

• Métodos físicos: consisten en la separación física de sólidos grandes. Los métodos físicos dependen de las propiedades físicas de los contaminantes como su peso específico, tamaño de las partículas, viscosidad, etc. Entre los métodos usados están la sedimentación, filtración, regulación, flotación, etc.
• Métodos químicos: dependen de las propiedades químicas de los contaminantes o de los reactivos incorporados. Entre los métodos usados están la precipitación, coagulación, procesos electroquímicos, intercambio iónico, desinfección, oxidación, neutralización, etc.
• Métodos biológicos: se usan reacciones bioquímicas para eliminar contaminantes coloidales o solubles. Estos procesos pueden ser aeróbicos o anaeróbicos como lagunas aireadas, lodos activados, biodiscos, zanjas de oxidación, filtro percolador.

Tratamiento primario de aguas residuales

Este tratamiento consiste en un conjunto de métodos físicos-químicos que son aplicados con el fin de reducir el nivel de contaminación y del contenido de partículas en suspensión del agua. Estas partículas en suspensión pueden ser flotantes o sedimentables. Dependiendo del objetivo que se quiera lograr se emplea un sistema de filtro o flotación.

Los sistemas de flotación son empleados para excluir materiales sean por aire o gas disuelto. Por otro lado, los sistemas de filtración se emplean para extraer los sólidos gruesos del agua residual.

Entre los métodos usados en este primer tratamiento de depuración de aguas residuales están:

• Sedimentación: es el proceso por el cual las partículas se hunden al fondo debido a la acción de la gravedad. Se pueden eliminar los sólidos que el agua contiene hasta un 40%. Este proceso es realizado en unos estanques llamados decantadores.
• Flotación: radica en retirar las grasas, espumas y aceites que se encuentran en la capa superficial del agua debido a la baja densidad que estos tienen. Asimismo, se pueden eliminar partículas de baja densidad, para esto se inyectan burbujas de aire lo que facilita su ascensión. Con este método pueden eliminarse hasta un 75% de las partículas suspendidas. Este proceso se lleva a cabo en otros tanques llamados flotadores por aire disuelto.
• Neutralización: radica en la normalización del pH, en otras palabras, ajustarlo al valor del agua que es típicamente en el rango de 6-8,5. En el caso de aguas residuales ácidas (pH bajo) como aquellas que contienen metales pesados se le agregan sustancias alcalinas (pH alto) para aumentar el pH del agua. En aguas residuales alcalinas, por el contrario, suele usarse CO2 para que disminuya el pH del agua hasta los valores normales.

Tratamiento secundario de aguas residuales

Este tratamiento consiste en un conjunto de métodos biológicos que tienen el objetivo de eliminar la materia orgánica que se encuentra en las aguas residuales. Estos métodos consisten en el trabajo que realizan algunos microorganismos y bacterias el cual se basa en transformar la materia orgánica en biomasa celular, gases, energía y agua. La eficacia de este tratamiento es de 90%.

Dentro de este tratamiento se llevan a cabo diversos procesos aeróbicos y anaeróbicos.

Aeróbicos

Son realizados en presencia de oxígeno, siendo indispensable introducirlo en los tanques donde se encuentran las aguas residuales. Durante esta etapa sucede parte de la degradación de la materia orgánica, de la cual se desprende CO2 y agua. También ocurre la eliminación de los productos nitrogenados.

El amonio, procedente del nitrógeno altamente tóxico, en una reacción denominada nitrificación se transforma en nitrato. Por su parte, el nitrato, a pesar de ya no ser tóxico, es una forma asimilable del nitrógeno. Este podría causar una propagación de algas, así como el enriquecimiento en nutrientes de las aguas en el medio receptor. Mediante la desnitrificación este es convertido en nitrógeno y es liberado a la atmósfera.

Anaeróbicos

Son realizados en ausencia del oxígeno. Durante este proceso suceden reacciones fermentativas donde la materia orgánica es transformada en energía, dióxido de carbono y metano.

Algunos de los métodos aerobios y anaerobios de depuración de aguas residuales son:

• Lodos activos: este proceso aeróbico consiste en agregar grumos o flóculos de materia orgánica con microorganismos al agua residual y constantemente infiltrar oxígeno para producir las reacciones.
• Filtros verdes: son cultivos que son regados con aguas residuales, por tener la capacidad de absorber sus compuestos.
• Lechos bacterianos: es un proceso aeróbico, que consiste en unos soportes donde están los microorganismos. El agua residual es echada en pocas cantidades para mantener así las condiciones aeróbicas.
• Digestión anaeróbica: es un proceso anaeróbico que es realizado en tanques completamente cerrados. Se usan principalmente bacterias que producen metano y ácido cuando degradan la materia orgánica.