Tratamiento primario
El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y
sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí que se
conoce también como tratamiento mecánico.
Remoción de sólidos o Cribado
La remoción de los sólidos habitualmente se realiza mediante el cribado.
Los sólidos que se remueven son de gran tamaño, por ejemplo, botellas, palos,
bolsas, balones, llantas, etc. Con esto se evita tener problemas en la planta
de tratamiento de aguas, ya que si no se remueven estos sólidos pueden llegar a
tapar tuberías o dañar algún equipo.
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. El contenido del
colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento
de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén.
Investigación y maceración
El líquido libre de abrasivos es pasado a través de pantallas arregladas
o rotatorias para eliminar material flotante y materia grande como trapos; y
partículas pequeñas como chícharos y maíz. Los escaneos son recolectados y
podrán ser regresados a la planta de tratamiento de fangos o podrán ser
dispuestos al exterior hacia campos o incineración. En la maceración, los
sólidos son cortados en partículas pequeñas a través del uso de cuchillos
rotatorios montados en un cilindro revolvente, es utilizado en plantas que
pueden procesar esta basura en partículas. Los maceradores son, sin embargo,
más caros de mantener y menos fiables que las pantallas físicas.
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 un líquido homogéneo capaz de ser tratado biológicamente y
unos fangos o lodos que pueden ser tratados separadamente. Los tanques
primarios de asentamiento se equipan generalmente con raspadores conducidos
mecánicamente que llevan continuamente los fangos recogidos hacia una tolva en
la base del tanque donde, mediante una bomba, se pueden llevar hacia otras
etapas del tratamiento. ei cuales son las etapas de la sedimentacion gracias
Tratamiento secundario
El tratamiento secundario está diseñado para degradar sustancialmente el
contenido biológico del agua residual, el cual deriva los desechos
orgánicos provenientes de residuos humanos, residuos de
alimentos, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales
utilizan procesos biológicos aeróbicos para este fin.
Desbaste
Consiste habitualmente en la retención de los sólidos gruesos del agua
residual mediante una reja, manual o autolimpiable, o un tamiz, habitualmente
de menor paso o luz de malla. Esta operación no solo reduce la carga
contaminante del agua a la entrada, sino que permite preservar los equipos como
conducciones, bombas y válvulas, frente a los depósitos y obstrucciones
provocados por los sólidos, que habitualmente pueden ser muy fibrosos: tejidos,
papeles, etc.
Fangos Activados o Lodos Activados
Las plantas de fangos activos usan una variedad de
mecanismos y procesos para usar oxígeno disuelto y promover el crecimiento de
organismos biológicos que remueven substancialmente materia orgánica. También
puede atrapar partículas de material y puede, bajo condiciones ideales,
convertir amoniaco en nitrito y nitrato, y en última instancia a gas nitrógeno.
Camas filtrantes (camas de oxidación)
En plantas más viejas y plantas receptoras de cargas variables, se
utilizan camas filtrantes de goteo, en las que el licor de las aguas residuales
es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coque (carbón),
piedra caliza o
fabricada especialmente de medios plásticos. Tales medios deben tener altas
superficies para soportar las biopelículas que se forman. El licor es
distribuido mediante unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote
central. El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la
base. Estos drenes también proporcionan un recurso de aire que se infiltra
hacia arriba de la cama, manteniendo un medio aerobio. Las películas biológicas
de bacterias, protozoarios y hongos se forman en la superficie del medio y se
comen o reducen los contenidos orgánicos. Esta biopelícula es alimentada a
menudo por insectos y gusanos.
Placas rotativas y espirales
En algunas plantas pequeñas son usadas placas o espirales de
revolvimiento lento que son parcialmente sumergidas en un licor. Se crea un
flóculo biótico que proporciona el substrato requerido.
Reactor biológico de cama móvil
El reactor biológico de cama móvil (MBBR, por sus siglas en inglés)
asume la adición de medios inertes en vasijas de fangos activos existentes para
proveer sitios activos para que se adjunte la biomasa. Esta conversión hace
como resultante un sistema de crecimiento. Las ventajas de los sistemas de
crecimiento adjunto son:
· 1) Mantener una alta densidad de población de biomasa
· 2) Incrementar la eficiencia del sistema sin la necesidad de incrementar
la concentración del licor mezclado de sólidos (MLSS)
· 3) Eliminar el costo de operación de la línea de retorno de fangos
activos (RAS).
Filtros aireados biológicos
Filtros aireados (o anóxicos) biológicos (BAF) combinan la filtración
con reducción biológica de carbono, nitrificación o desnitrificación. BAF
incluye usualmente un reactor lleno de medios de un filtro. Los medios están en
la suspensión o apoyados por una capa en el pie del filtro. El propósito doble
de este medio es soportar altamente la biomasa activa que se une a él y a los
sólidos suspendidos del filtro. La reducción del carbón y la conversión del
amoniaco ocurre en medio aerobio y alguna vez alcanzado en un solo reactor
mientras la conversión del nitrato ocurre en una manera anóxica. BAF es también
operado en flujo alto o flujo bajo dependiendo del diseño especificado por el
fabricante.
Reactores biológicos de membrana
MBR es un sistema con una barrera de membrana semipermeable o en
conjunto con un proceso de fangos. Esta tecnología garantiza la remoción de
todos los contaminantes suspendidos y algunos disueltos. La limitación de los
sistemas MBR es directamente proporcional a la eficaz reducción de nutrientes del
proceso de fangos activos. El coste de construcción y operación de MBR es
usualmente más alto que el de un tratamiento de aguas residuales convencional
de esta clase de filtros.
Sedimentación secundaria
El paso final de la etapa secundaria del tratamiento es retirar los
flóculos biológicos del material de filtro, y producir agua tratada con bajos
niveles de materia orgánica y materia suspendida. En una planta de tratamiento
rural, se realiza en el tanque de sedimentación secundaria.
Tratamiento terciario
El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la
calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al
ambiente receptor (mar, río, lago, campo, etc.) Más de un proceso terciario del
tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se
practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente.
Filtración
La filtración de arena retiene gran parte de los residuos de materia
suspendida. El carbón
activado sobrante de la filtración retiene las toxinas
residuales.
Lagunaje
Artículo principal: Lagunaje
Esquema de una depuradora por lagunaje.
El tratamiento de lagunas proporciona sedimentación y mejora biológica
adicional por almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Se
trata de una imitación de los procesos de autodepuración que un río o un lago
somete las aguas residuales de forma natural. Estas lagunas son altamente aerobias
y se da a menudo la colonización por macrofitos nativos, especialmente cañas.
Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño tales como Daphnia y
especies de Rotifera ayudan
eficazmente al tratamiento reteniendo partículas finas.
El sistema de lagunaje es barato y fácil de mantener pero presenta los
inconvenientes de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para
depurar las aguas de grandes núcleos.
Humedales artificiales
Los humedales artificiales incluyen camas de caña o una serie de métodos
similares que proporcionan un alto grado de mejora biológica aerobia y pueden
utilizarse a menudo en lugar del tratamiento secundario para las poblaciones
pequeñas, también para la fitorremediación.
Un ejemplo es una pequeña cama de cañas (o camas de lámina) utilizada
para limpiar el drenaje del lugar de los elefantes en el parque zoológico de
Chester en Inglaterra.
Remoción de nutrientes
Las aguas residuales pueden contener también altos niveles de los
nutrientes nitrógeno y fósforo. Eso en ciertas formas puede ser tóxico para
peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo amoníaco) o
puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo: mala
hierba o crecimiento de algas). Las algas pueden producir toxinas, y su muerte
y consumo por bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxígeno en el agua y
asfixiar peces y otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga de los ríos
a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar
pérdidas entrópicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la contaminación
en el agua. La retirada del nitrógeno o del fósforo de las aguas residuales se
puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica.
La remoción del nitrógeno se
efectúa con la oxidación biológica del nitrógeno del amoníaco a nitrato
(nitrificación que implica nitrificar bacterias tales como Nitrobacter y
Nitrosomonus), y entonces mediante la reducción, el nitrato se convierte en
nitrógeno gaseoso (desnitrificación), que se envía a la atmósfera. Estas
conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la
formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas
y las camas de lámina se pueden utilizar para reducir el nitrógeno. Algunas
veces, la conversión del amoniaco tóxico en nitrato solamente se hace como tratamiento
terciario.
La oxidación anaeróbica se define como aquella en que la descomposición
se ejecuta en ausencia de oxígeno disuelto y se usa el oxígeno de compuesto
orgánicos, nitratos y nitritos, los sulfatos y el CO2, como
aceptador de electrones. En el proceso conocido como desnitrificación, los
nitratos y nitritos son usados por las bacterias facultativas, en condiciones
anóxicas, condiciones intermedias, con formación de CO2, agua y
nitrógeno gaseoso como productos finales.
La retirada del fósforo se
puede efectuar biológicamente en un proceso llamado retiro biológico realzado
del fósforo. En este proceso, bacterias específicas llamadas organismos
acumuladores de polifosfato, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes
cantidades de fósforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en
estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen
un alto valor del fertilizante. La retirada del fósforo se puede alcanzar
también, generalmente por la precipitación química con las sales del hierro
(por ejemplo: cloruro férrico) o del aluminio (por ejemplo: alumbre). El fango
químico que resulta, sin embargo, es difícil de operar, y el uso de productos
químicos en el proceso del tratamiento es costoso. Aunque esto hace la
operación difícil y a menudo sucia, la eliminación química del fósforo requiere
una huella significativamente más pequeña del equipo que la de retiro biológico
y es más fácil de operar.
Desinfección
El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas
residuales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua
que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la
desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo:
turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de
desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El
agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede
blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del
contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos, dosis bajas y
altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Los métodos comunes
de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV. La Cloramina, que
se utiliza para el agua potable, no se utiliza en el tratamiento de aguas
residuales debido a su persistencia.
La desinfección con cloro sigue
siendo la forma más común de desinfección de las aguas residuales en
Norteamérica debido a su bajo historial de costo y del largo plazo de la
eficacia. Una desventaja es que la desinfección con cloro del material orgánico
residual puede generar compuestos orgánicamente clorados que pueden ser
carcinógenos o dañinos al ambiente. La clorina o las "cloraminas"
residuales puede también ser capaces de tratar el material con cloro orgánico
en el ambiente acuático natural. Además, porque la clorina residual es tóxica
para especies acuáticas, el efluente tratado debe ser químicamente
desclorinado, agregándose complejidad y costo del tratamiento.
La luz
ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de
la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos
de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinación
orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la
estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos
incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV
son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuentes de la lámpara y
la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los
microorganismos objetivo no están blindados de la radiación UV (es decir,
cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos
contra la luz UV).
El ozono (O3) se genera al pasar oxígeno (O2) por
un potencial de alto voltaje, lo que añade un tercer átomo de oxígeno y forma O3.
El ozono es muy inestable y reactivo y oxida la mayoría del material orgánico
con que entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos
causantes de enfermedades. El ozono se considera más seguro que la clorina
porque, mientras que la clorina tiene que ser almacenada en el sitio (altamente
venenoso en caso de un lanzamiento accidental), el ozono es colocado según lo
necesitado. La ozonización también produce menos subproductos que la
desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto
costo del equipo de la generación del ozono, y que la cualificación de los
operadores deben ser elevada.
Comentario: Dentro de las distintas etapas de tratamiento hay unas que fueron diseñadas y/o implementadas por ingenieros químicos y ambientales, con esto yo aprendí los métodos de des-contaminación del agua que nosotros mismo consumimos y luego contaminamos, tanto los procesos físicos de filtrado dado por mallas desde las mas gruesas para los residuos grandes hasta mayas mas delgadas y los procesos químicos de ozonificacion y de los aerobios y anaerobios
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