PLANTA
DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR)
La planta de tratamiento de
aguas residuales se basa en procesos
físicos, químicos, biológicos que tienen como objetivo de eliminar todos los contaminantes de agua que la
actividad humana provoca.
Existen diferentes métodos y
tecnologías de potabilización, aunque todos ellos constan, más o menos, de las
siguientes etapas:
·
PRECLORACIÓN Y FLOCULACIÓN. Después de un
filtrado inicial para retirar los fragmentos sólidos de gran tamaño, se añade
cloro (para eliminar los microorganismos del agua) y otros productos químicos
para favorecer que las partículas sólidas precipiten formando copos
(flósculos).
·
DECANTACIÓN. En esta fase se eliminan los
flósculos y otras partículas presentes en el agua.
·
FILTRACIÓN. Se hace pasar el agua por
sucesivos filtros para eliminar la arena y otras partículas que aún pudieran
quedar, eliminando a la vez la turbidez del agua.
·
CLORACIÓN Y ENVÍO A LA RED. Para eliminar los
microorganismos más resistentes y para la desinfección de las tuberías de la
red de distribución.
Tratamiento químico
Este paso es
usualmente combinado con procedimientos para remover sólidos como la
filtración. La combinación de ambas técnicas es referida en los Estados Unidos
como un tratamiento físico-químico.
Eliminación del hierro del agua potable
Los métodos para
eliminar el exceso de hierro incluyen generalmente transformación del agua
clorada en una disolución generalmente básica utilizando cal apagada; oxidación
del hierro mediante el ion hipoclorito y precipitación del hidróxido férrico de
la solución básica. Mientras todo esto ocurre el ion OCl está destruyendo los
microorganismos patógenos del agua.
Eliminación del oxígeno del agua de las
centrales térmicas
Para transformar el
agua en vapor en las centrales térmicas se utilizan calderas a altas
temperaturas. Como el oxígeno es un agente oxidante, se necesita un agente
reductor como la hidracina para eliminarlo.
Eliminación de los fosfatos de las
aguas residuales domésticas
El tratamiento de
las aguas residuales domésticas incluye la eliminación de los fosfatos. Un
método muy simple consiste en precipitar los fosfatos con cal apagada. Los
fosfatos pueden estar presentes de muy diversas formas como el ion Hidrógeno
fosfato.
Eliminación de nitratos de las aguas
residuales domésticas y procedentes de la industria
Se basa en dos
procesos combinados de nitrificación y desnitrificación que conllevan una producción de fango en
forma de biomasa fácilmente vertible.
Tratamiento físico
Tamizado
Remoción de gas.
Remoción de arena.
Precipitación con o sin
ayuda de coagulantes o floculantes.
Separación y filtración de
sólidos.
El agregado de cloruro
férrico ayuda a precipitar en gran parte a la remoción de fósforo y ayuda a
precipitar biosólidos o lodo.
Tratamiento biológico
Artículo principal:
Saneamiento ecológico
Lechos oxidantes o sistemas
aeróbicos.
Post – precipitación.
Liberación al medio de
efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada jurisdicción.
Biodigestión anaeróbica y
humedales artificiales utiliza la materia orgánica biodegradable de las aguas
residuales, como nutrientes de una población bacteriana, a la cual se le
proporcionan condiciones controladas para controlar la presencia de
contaminantes.
ETAPAS DEL TRATAMIENTO
·
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.
Tanque de sedimentación
primaria en una planta rural.
·
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 resolvente,
es utilizado en plantas que pueden procesar esta basura en partículas, 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.
·
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
·
Camas filtrantes (camas de oxidación
Filtro oxidante en una
planta rural.
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 ocurren 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 flósculos 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.