Tratamiento de Aguas Residuales

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

INTRODUCCIÓN El agua es uno de los recursos naturales que forma parte del desarrollo de cualquier país; es el compuesto químico más abundante del planeta y resulta indispensable para el desarrollo de la vida. Su disponibilidad es paulatinamente menor debido a su contaminación por diversos medios, incluyendo a los mantos acuíferos, lo cual representa un desequilibrio ambiental, económico y social (Esponda 2001). Se considera que el agua está contaminada cuando se ven alteradas sus características químicas, físicas, biológicas o su composición, por lo que pierde su potabilidad para consumo diario o para su utilización en actividades domésticas, industriales o agrícolas. Las aguas residuales se definen como aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos municipales, industriales, comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios, domésticos, incluyendo fraccionamientos y en general, de cualquier otro uso, así como la mezcla de ellas (Rodríguez–Monroy y Duran de Bazúa 2006). Los procesos utilizados principalmente son físicos, químicos y biológicos. Dentro de estos últimos, los humedales artificiales (HA) son utilizados para aguas residuales de tipo doméstico, aunque también han funcionado para aguas de origen industrial (Fenoglio 2000). Su utilización fue desarrollada en Europa hace aproximadamente veinte años, donde siguen operando con éxito (Cooper 1999). Los HA se definen como sistemas que simulan una zona de transición entre el ambiente terrestre y el acuático, pero que son específicamente construidos para el tratamiento de aguas residuales bajo condiciones controladas de ubicación, dimensionamiento y capacidad de tratamiento (Gerba et al. 1999). Entre las ventajas de este sistema se encuentra el bajo costo de instalación y mantenimiento, comparado con sistemas físicos, químicos y biológicos convencionales, así como la generación de un paisaje agradable. Los HA correctamente diseñados y construidos, pueden depurar las aguas municipales, industriales y las de lluvia, y son especialmente eficaces en la eliminación de contaminantes del agua, como son sólidos suspendidos, nitrógeno, fósforo, hidrocarburos y metales. Son una tecnología efectiva y segura para el tratamiento y recirculación del agua si se mantienen y operan adecuadamente (Miranda 2000).

DEFINICIÓN Se consideran Aguas Residuales a los líquidos que han sido utilizados en las actividades diarias de una ciudad (domésticas, comerciales, industriales y de servicios). Comúnmente las aguas residuales suelen clasificarse como: Aguas Residuales Municipales. Residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una ciudad o población y tratados en una planta de tratamiento municipal.

Aguas Residuales Industriales. Las Aguas Residuales provenientes de las descargas de Industrias de Manufactura. Otra forma de denominar a las Aguas Residuales es en base al contenido de contaminantes que esta porta, así se conocen como: Aguas negras a las Aguas Residuales provenientes de inodoros, es decir, aquellas que transportan excrementos humanos y orina, ricas en sólidos suspendidos, nitrógeno y coliformes fecales.

Aguas grises a las Aguas Residuales provenientes de tinas, duchas, lavamanos y lavadoras, que aportan sólidos suspendidos, fosfatos, grasas y coliformes fecales, esto es, aguas residuales domésticas, excluyendo las de los inodoros.

Aguas negras industriales a la mezcla de las aguas negras de una industria en combinación con las aguas residuales de sus descargas. Los contaminantes provenientes de la descarga están en función del proceso industrial, y tienen la mayoría de ellos efectos nocivos a la salud si no existe un control de la descarga. Qué es un Agua Residual tratada? Las Aguas Residuales son conducidas a una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) donde se realiza la remoción de los contaminantes, a través de métodos biológicos o fisicoquímicos. La salida (efluente) del sistema de tratamiento es conocida como Aguas Residuales tratadas.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS DEL AGUA RESIDUAL PROPIEDADES FÍSICAS:  Color: Aguas residuales domésticas e industriales, degradación natural de materia orgánica.  Olor: Agua residual en descomposición, residuos industriales.  Sólidos Agua de suministro, aguas residuales domésticas e industriales, erosión del suelo, infiltración y conexiones incontroladas.  Temperatura Aguas residuales domésticas e industriales CONSTITUYENTES QUÍMICOS:  Orgánicos:

arbohidratos

Aguas

residuales

domésticas,

industriales

y

comerciales.  Grasas animales, aceites Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales y grasa  Pesticidas: Residuos agrícolas  Fenoles: Vertidos industriales  Proteínas: Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales  Contaminantes prioritarios: Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales.  Agentes tensoactivos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales  Compuestos orgánicos volátiles Aguas residuales domésticas, industriales, comerciales.  Otros: Degradación natural de materia orgánica, Inorgánicos:

 Alcalinidad Aguas residuales domésticas, agua de suministro, infiltración de agua subterránea  Cloruros Aguas residuales domésticas, agua de suministro, infiltración de agua subterránea.  Metales pesados Vertidos industriales  Nitrógeno Residuos agrícolas y aguas residuales domésticas  PH Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales  Fósforo Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales; aguas de Escorrentía CONSTITUYENTES BIOLÓGICOS:  Animales Cursos de agua y plantas de tratamiento  Plantas Cursos de agua y plantas de tratamiento.  Protistas: Eubacterias Aguas residuales domésticas, infiltración de agua superficial, plantas de tratamiento.  Arqueobacterias Aguas residuales domésticas, infiltración de agua superficial, plantas de tratamiento.  Virus Aguas residuales domésticas

ESTABILIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES Comprende la degradación de la materia orgánica de la mayoría de la materia orgánica presente en las aguas residuales y el tratamiento de sedimentación y químico para el resto.

TRATAMIENTO COMPLETO DE LAS AGUAS RESIDUALES MÉTODOS DE TRATAMIENTOS DE AGUA El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o rehúso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado. En la figura 1.5 se muestra el proceso de tratamiento de las aguas servidas.

Figura 1. Etapas de tratamiento de aguas servidas. Fuente: http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29490/1/PerezAlarconyCamachoAlcala.pdf

ETAPAS DEL TRATAMIENTO Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un: I. PRE TRATAMIENTO O TRATAMIENTO FÍSICO.  Las Rejillas: Con éstas se retiene todo el material grueso, su principal objetivo es retener basuras, material sólido grueso que pueda afectar el funcionamiento de las bombas, válvulas, aireadores, etc. Se utilizan solamente en los desbastes previos, y sirven para que los desechos no dañen las maquinas. Se construyen con 0.5 cm 0.5 pulg.  Los tamices: Luego de las rejillas se colocan Tamices, con aberturas menores para remover un porcentaje más alto de sólidos, con el fin de evitar atascamiento de tuberías, filtros biológicos, con una abertura máxima de 2.5 mm. Tienen una inclinación particular que deja correr el agua y hace deslizar los desechos por fuera de la malla. Necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida.  Los microfiltros: son planillas giratorias plásticas o de acero por las cuales circula el agua y recogen los desechos y las basuras en su interior, los microfiltros tiene sistemas de lavado para que así puedan mantener las mallas limpias. Dependiendo de la aplicación que tengan se selecciona el tamaño de las mallas.  Desaneradores: son unidades encargadas de retener arenas, guijarros, tierra y otros elementos vegetales o minerales que traigan las aguas.  Desengrasadres: está constituida para atrapar partículas flotantes (grasas, aceites).

II. TRATAMIENTO PRIMARIO (ASENTAMIENTO DE SÓLIDOS) Es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico. Remoción de sólidos En el tratamiento mecánico, el afluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales

como trapos, barras, condones, compresas, tampones, latas, frutas, papel higiénico, etc. Éste es el usado más comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede dañar equipos sensibles, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos. Remoción de arena Esta etapa (también conocida como escaneo o maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo. Este equipo es llamado colector de arena. La arena y las piedras necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. Algunas veces hay baños de arena (clasificador de la arena) seguido por un transportador que transporta la arena a un contenedor para la deposición. Sedimentación Muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua residual se pasa a través de grandes tanques circulares o rectangulares. Estos tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los sólidos fecales pueden situarse y el material flotante como la grasa y plásticos pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse. El propósito principal de la etapa primaria es producir generalmente un líquido homogéneo capaz de ser tratado biológicamente y unos fangos o lodos que puede ser tratado separadamente. Estos se equipan generalmente con raspadores conducidos mecánicamente que llevan continuamente los fangos recogido hacia una tolva en la base del tanque donde mediante una bomba puede llevar a éste hacia otras etapas del tratamiento. En la figura 2 se muestra la sedimentación.

Figura 2. Tratamiento primario. Fuente: www.tecnun.e/Hipertexto/11CAgu/11-10Pro.jpg

II. TRATAMIENTO SECUNDARIO O BIOLÓGICO:

Es designado para substancialmente degradar el contenido biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales e industriales trata el licor de las aguas residuales usando procesos biológicos aeróbicos. Para que sea efectivo el proceso biótico, requiere oxígeno y un substrato en el cual vivir. Hay un número de maneras en la cual esto está hecho. En todos estos métodos, las bacterias y los protozoarios consumen contaminantes orgánicos solubles biodegradables (por ejemplo: azúcares, grasas, moléculas de carbón orgánico, etc.) y unen muchas de las pocas fracciones solubles en partículas de flóculo. Los sistemas de tratamiento secundario son clasificados como película fija o crecimiento suspendido. En los sistemas fijos de película (como los filtros de roca) la biomasa crece en el medio y el agua residual pasa a través de él. En el sistema de crecimiento suspendido –como fangos activos- la biomasa está bien combinada con las aguas residuales. Típicamente, los sistemas fijos de película requieren superficies más pequeñas que para un sistema suspendido equivalente del crecimiento, sin embargo, los sistemas de crecimiento suspendido son más capaces ante choques en el cargamento biológico y provee cantidades más altas del retiro para el DBO y los sólidos suspendidos que sistemas fijados de película.

III. TRATAMIENTO TERCIARIO:

Pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección). Son tratamientos que sirven para el pulido del agua. Desinfección, intercambio iónico, adsorción con carbón activado, etc.

Figura 4. Esquema de una depuradora por lagunaje. Fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_ag uas_ residuales# Tratamiento_biol.C3.B3gico.

CONTAMINANTES IMPORTANTES DE LAS AGUAS RESIDUALES.

Contaminantes Razón de la importancia

Pueden conducir al desarrollo de depósitos de fango y de Sólidos

en condiciones anaerobias cuando se vierte agua residual sin tratar al

suspensión

entorno acuático. Compuesta principalmente por proteínas, carbohidratos, grasas animales. La materia orgánica de mide, la mayoría de las veces, en

M.

O. términos de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO

Biodegradable

(Demanda Química de Oxígeno). Si se descargan al entorno sin tratar, su estabilización biológica puede llevar al agotamiento de los recursos naturales de oxígeno y al desarrollo de condiciones sépticas. Los presentes en el agua residual pueden transmitir enfermedades

Patógenos.

infectas contagiosas. Tanto el Nitrógeno como el Fósforo, junto con el carbono, son nutrientes esenciales para el crecimiento. Cuando se vierten en el entorno acuático, estos nutrientes pueden llevar el crecimiento de

Nutrientes

una vida acuática no deseada. Cuando se vierten en el terreno en cantidades excesivas, también pueden conducir a la contaminación del agua subterránea. Tiende a revestir los métodos convencionales de tratamiento. Ej:

M.O.

agentes termoáctivos, fenoles y pesticidas agrícolas.

Refractaria Son añadidos frecuentemente al agua residual en el curso de Metales

ciertas actividades comerciales e industriales, y puede que deban

pesados

ser eliminados si se va a reutilizar el agua residual. Los constituyentes inorgánicos tales como el calcio, sodio y los

Sólidos

sulfatos se añaden al agua de suministro como resultado del uso

inorgánicos

del agua y puede que deban eliminarse si se va a reutilizar el agua

disueltos

residual.

RESUMEN DE ETAPAS DEL TRATAMIENTO

LUGRES DE TRATAMIENTO 1. Al rio: cuando el rio que lo recibe es veces mayor a las aguas residuales que llega.

2. Pozo negro: Un pozo negro es cualquier hoyo o recipiente que recibe aguas residuales de una casa o edificio. El término "pozo negro" se utiliza generalmente para referirse a un hueco abierto lleno de rocas o concreto, pero un tanque o recipiente subterráneo que no esté conectado a un campo de drenaje también se puede definir como tal. La función principal de los pozos negros es almacenar las aguas residuales. 3. Sistemas sépticos: Las fosas sépticas se utilizan por lo común para el tratamiento de las aguas residuales de familias que habitan en localidades que no cuentan con servicio de alcantarillado o que la conexión al sistema de alcantarillado les resulta costosa por su lejanía. El uso de tanques sépticos se permite en localidades rurales, urbanas y urbano-marginales. Uno de los principales objetivos del diseño de la fosa séptica es crear dentro de esta una situación de estabilidad hidráulica, que permita la sedimentación por gravedad de las partículas pesadas. Los sólidos sedimentables que se encuentren en el agua residual cruda forman una capa de lodo en el fondo del tanque séptico. Las grasas, aceites y demás material ligero tienden a acumularse en la superficie donde forman una capa flotante de espuma en la parte superior y la capa de lodo sedimentado en el fondo. El líquido pasa por el tanque séptico entre dos capas constituidas por la espuma y los lodos.

CAMPOS DE ABSORCIÓN El campo de absorción al suelo proporciona el tratamiento y la distribución final del agua residual. Un sistema convencional consta de tuberías perforadas rodeadas por medios tales como la grava, fragmentos de neumáticos u otros materiales, cubiertos con membrana geotéxtil y un suelo mixto de arena y greda con un alto contenido orgánico. Este sistema depende en gran parte del suelo para el tratamiento del agua residual ya que los microorganismos ayudan a remover la materia orgánica, los sólidos y los nutrientes del agua. Debido a que el efluente fluye continuamente dentro del suelo, los microbios que consumen los componentes del agua residual forman una capa biológica. La capa retarda el movimiento del agua a través del suelo, ayudando a que el área subyacente se mantenga sin saturación. El agua debe moverse dentro del suelo no saturado de modo que los microbios presentes en el agua, así como en la capa biológica, puedan alimentarse de los residuos y los nutrientes del efluente. La hierba que cubre el sistema de absorción al suelo también utiliza los alimentos y el agua para el crecimiento.

LAGUNAS (AEROBICS, FACULTATIVAS Y ANAERÓBICAS) En estos sistemas, la simbiosis entre bacterias y algas se aprovecha para degradar la materia orgánica; las primeras consumen materia orgánica y oxígeno y producen CO2, mientras que las segundas consumen CO2 y producen oxígeno por medio de la fotosíntesis, lo que mantiene concentraciones de oxígeno disuelto adecuadas en la zona superior de la laguna. Un sistema de tratamiento basado en lagunas generalmente se compone de dos o tres estanques, conectados en serie. La primera es del tipo facultativa (zona aerobia en la parte superior y zona anaerobia en la parte inferior) con una profundidad entre 1 y 2 m; la segunda es de tipo de oxidación o pulimento (no hay zonas anaerobias) con una profundidad menor a 1m. En esta laguna se logra abatir la concentración de microorganismos patógenos. En algunos sistemas se instala una laguna anaerobia como primer elemento de la serie de tres lagunas. En este tipo de lagunas se retienen los sólidos suspendidos y materia flotante, liberando a la segunda laguna (facultativa) de esta importante carga. Las lagunas anaerobias tienen profundidades entre 3 y 5 metros por lo general. Estos requieren: 1. Tratamiento físico (rejas, pozo desarenador y posos desengrasador).

2. Tratamiento biológico en lagunas primarias y secundarias. Profundad de 2. 5m o más de profundidad.

3. Techado hermético con geomenbrana para evitar escape de gases.

4. Recolección de gases en tubos.

5. Filtración en arena y serpentín.

6. Desinfecion con cloro.

7. Tratamiento de lodos: aireación y actividad de bacterias facultativas.

COLOR Y ASPECTO DE LAS LAGUNAS. Indica el estado general de los microorganismos en las capas superficiales de la unidad. Del análisis de este parámetro, es posible emitir algún juicio respecto del comportamiento de las lagunas, el que puede presentarse así: a) Color verde oscuro y parcialmente transparente: buenas condiciones. Es deseable.

b) Color café-amarillento o muy claro: crecimiento de crustáceos que inducen a la disminucion de algas, OD y emision de olores.

c) Color gris o café oscuro: laguna sobrecargada.

d) Color verde-lechoso: proceso de autofloculacion. e) Color azul-verdoso: crecimiento de algas azul-verdosas productoras de nata.

PEQUEÑO RESUMEN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES:

BIBLIOGRAFÍA 1. http://www.cuidoelagua.org/empapate/aguaresiduales/aguasresiduales.html

2. http://www.pronatura-sur.org/web/docs/Tecnologia_Aguas_Residuales.pdf

3. http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29490/1/PerezAlarconyCamachoAlcal a.pdf

4. http://www.cuidoelagua.org/empapate/aguaresiduales/aguasresiduales.html

5. http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19117/Capitulo1.pdf

6. file:///C:/Users/TOSHIBA_LAPTOP/Downloads/res_f521bce64b49948307e5dc0 eb514a290.pd.