Tratamiento de Aguas Residuales, lo que debes saber

Las grandes ciudades generan una gran cantidad de aguas negras, que provienen de las actividades que realiza de manera cotidiana, estas aguas son sometidas a un proceso de Tratamiento de Aguas Residuales, el cual elimina los factores contaminantes, a diferentes niveles, permitiendo que se pueda reutilizar. En este artículo exponemos todo sobre este tema.

Tratamiento de aguas residuales

Tratamiento de Aguas Residuales

Las actividades del ser humano producen una gran cantidad de aguas negras, es decir aguas que ya han sido utilizadas y que tienen elementos contaminantes, por lo cual deja de ser utilizable.

El agua que deja como remanente un proceso industrial, la que se utiliza en la agricultura y en la cría de animales, así como también la de uso doméstico que se genera en cada hogar, luego que se utilizan pasan a ser aguas negras que si no se canalizan como es debido pueden ocasionar graves problemas de contaminación.

Razón por la cual la mejor opción para el manejo de estas aguas de desecho es el tratamiento de aguas residuales, el cual consiste en lograr que luego de someter las aguas a procesos de desinfección, estas puedan volver a utilizarse.

Las aguas negras tienen bacterias, restos de sustancias químicas, desechos orgánicos y toxinas de todo tipo. El objetivo de someter estas  aguas a un proceso de tratamiento es el de reducir la cantidad de agentes contaminantes para que pueda ser usada de nuevo.

Tratamiento de aguas residuales

¿En que consiste?

El tratamiento de aguas residuales consiste, en que las aguas negras se concentran en plantas donde se captan en grandes contenedores para luego proceder a efectuar una serie de procesos necesarios para su transformación.

Los procesos pueden ser de diversos tipos, los cuales son físico, químico y biológico, todos estos tienen la finalidad de eliminar de la composición del agua los elementos contaminantes que pueda tener debido a su uso o procedencia.

Generalmente para el tratamiento de las aguas residuales se realiza el procedimiento en plantas acondicionadas para tal fin,  donde se comienza por separar los contaminantes, dejando solo una pequeña parte que completará el procedimiento en el cuerpo receptor.

Lo cual quiere decir que, el nivel de tratamiento requerido para las aguas de desecho es determinado en función del caudal de la misma, del contenido de oxígeno que esta contenga, y de la capacidad del propio líquido para volver a oxigenarse.

tratamiento de aguas residuales

El proceso de tratamiento de aguas residuales da como resultado un curso de agua que puede utilizarse nuevamente o devolverse al medio ambiente, ya que no tiene las sustancias tóxicas contaminantes que fueron eliminadas durante el proceso.

También se obtiene del proceso de tratamiento de las aguas de desecho un residuo sólido llamado lodo o fango, el cual también puede ser reutilizado.

Nivel de contaminación

Las plantas de tratamiento de aguas residuales que recogen y almacenan el agua residual, luego de tener la cantidad  necesaria para realizar el proceso, se divide en la de contenido sólido, la que está disuelta y la flotante.

Existen parámetros establecidos para la medida de contaminación presente en la muestra del agua recolectada, estos indicadores son la “Demanda biológica de oxígeno” y la “demanda química de oxígeno”.

Estos parámetros miden la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar la materia orgánica, ya sea por vía biológica (por medio de bacterias y microorganismos presentes en el agua) o por la vía de química.

También existe otro parámetro el cual expresa la cantidad de sólidos de materia humana presentes en el agua, el cual se toma como indicativo para el tipo de proceso al que se debe someter el agua residual.

Tipos

Las aguas residuales de tipo doméstico que se generan en nuestras viviendas, instituciones educativas y de trabajo, centros comerciales y empresariales, pueden ser tratadas en el mismo sito donde se generan. Para esto se utilizan algunos procedimientos estándar como las fosas sépticas u otro medio para realizar la depuración preliminar.

tRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Una fosa séptica es un mecanismo que por medio de un contenedor realiza el tratamiento primario de las aguas domésticas, separando los elementos que la componen. También  aquí comienza el proceso de transformación físico química de la materia orgánica contenida en las aguas negras.

Este método de procesamiento de las aguas residuales es viable para las zonas rurales o residenciales que están muy alejadas de las redes de drenaje existentes en conjuntos urbanísticos más concurridos.

Presenta la ventaja de que su implementación es de bajo costo y sustituye a las letrinas de hoyo que suelen utilizarse en estos lugares; las fosas sépticas pueden realizar el tratamiento de depuración, pero no es tan completo como los de las plantas depuradoras.

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Siguiendo con el punto de las aguas de desecho doméstico, también existe otra alternativa al uso de fosas sépticas, ya que as aguas pueden ser  recogidas utilizando una red de tuberías y bombas, llevándolas hasta plantas de tratamientos municipales.

Estos procesos de tratamiento de aguas domésticas están regidos por los lineamientos que provienen de el estado, lo cual quiere decir que deben regirse por las técnicas y procedimientos que están aprobados por los entes reguladores.

Si los contaminantes tienen elementos de origen industrial, requieren de procesos especiales, que eliminen componentes tóxicos específicos, para que el agua se pueda utilizar de nuevo.

El tratamiento de las aguas residuales inicia con una separación física de los desechos sólidos grandes, o sea de la basura del efluente de agua, para esto se utiliza un sistema de rejillas por donde pasa el agua que actúa a manera de filtro.

Otra técnica es la de triturar los desechos sólidos con equipos especiales, para posterior mente sacarlos y aplicar un proceso llamado ‘desarenado’ el cual puede separar sólidos muy pequeños y densos como la arena.

A otros elementos que se quedan suspendidos en la superficie del agua residual, se les filtra usando un método de sedimentación primaria, para luego retirarlos del efluente.

Cuando el agua tiene resto de metales disueltos, se utilizan reacciones químicas, que básicamente eliminan estos elementos del agua los cuales frecuentemente pueden ser plomo y fósforo.

Luego de esto, el proceso se enfoca en la conversión progresiva de los elementos de desecho orgánico en una masa biológica de sólidos, usando las bacterias adecuadas, las cuales están presentes en el agua.

Una vez que se esto sucede, la masa es removida, en un proceso llamado sedimentación secundaria. Después las aguas residuales llevan procesos adicionales en un tratamiento terciario con técnicas de desinfección y filtración.

Finalmente el producto resultante de todos estos procesos, son descargados o vueltos a introducir en una reserva de agua natural como en una corriente de un río o en una salida al mar.

Descripción del Proceso 

El proceso de tratamiento de las aguas residuales tiene básicamente 3 fases o etapas, como lo son el tratamiento primario, en el cual se produce el asentamiento de los desechos sólidos del agua.

La fase 2 es el tratamiento secundario, el cual se trata sobre el proceso biológico que se le da a los elementos orgánicos disueltos en el agua residual, lo cual produce que estos se queden suspendidos en una gruesa capa que recubre la superficie del efluente y se pueden retirar fácilmente.

El tratamiento terciario se aplica como una opción adicional para las aguas residuales que así lo requieran, este paso incluye la microfiltración y la desinfección.

En algunos lugares del mundo, las aguas residuales se pueden dividir en dos tipos, las aguas grises y las aguas negras, las cuales reciben un tratamiento de depuración por separado.

La denominada “agua gris” que es la que proviene de las regaderas, bañeras, lavaderos y cocinas, la cual puede ser usada para el riego de las plantas; también puede utilizarse para limpiar el inodoro, momento en el cual se convierten en aguas negras.

También se cuenta con el aporte del agua residual que queda después de una abundante lluvia, la cual va directamente a la red de alcantarillas, por donde suelen ir las aguas negras.

Los ductos o sistemas de cloacas que transportan todos estos tipos de aguas residuales, reciben el nombre de sistemas combinados o unitarios.

Actualmente en países Europeos, además de Estados Unidos y Canadá. existen sistemas que transportan por separado el agua sucia y el agua de lluvia, haciendo también la separación de las aguas grises de las negras.

En cuanto al agua que proviene de la lluvia, puede ser que en su paso por los techos, suelos y superficies de tierra, arrastre elementos contaminantes, las cuales pueden incluir partículas de metal, compuestos orgánicos, trozos de basura, aceite y grasas.

Es por esto que el agua de lluvia requiere de un tratamiento para que resulten aptas para reutilizarse, usualmente se le somete al mismo proceso junto con las aguas residuales.

En algunos lugares se deben realizar tratamientos en tanques de sedimentación, humedad y separadores de vórtice (mecanismos que se utilizan para eliminar de la superficie del agua los desechos tóxicos sólidos).

Plantas de tratamiento 

Las plantas de tratamiento de aguas residuales son las instalaciones que se utilizan para realizar el proceso de purificación para transformar las aguas de desecho en agua que se puede reutilizar.

Existen diversos tipos de plantas de tratamiento, así como también varias etapas que se deben cumplir en el proceso para realizar el tratamiento a las aguas servidas.

Algunas realizan todo el proceso, mientras que otras se especializan e momentos específicos del mismo. Algunas plantas solo realizan un tratamiento para un contaminante puntual, casi siempre de acuerdo a las actividades industriales que se llevan a cabo.

Generalmente en este tipo de planta se busca corregir el PH del agua, extrayendo trazas o rastros de compuestos que resultan totalmente tóxico para el consumo humano.

tratamiento de aguas residuales

Generalmente las plantas de tratamiento utilizan un procedimiento estándar, el cual debe cumplir todos los pasos necesarios para llegar a un producto final de calidad, lo cual quiere decir que el agua después de tratada puede ser devuelta al medio ambiente sin causar daños ecológicos.

El paso inicial es es tratamiento físico, en el cual encontramos una serie de pasos que deben cumplirse necesariamente, como lo son el tamizado, la remoción de gas y arena, precipitación con o sin ayuda de sustancias químicas, separación y filtros sólidos.

Lo sigue el tratamiento biológico, donde se consigue el saneamiento natural, utilizando para esto bacterias y otros organismos orgánicos, luego se procede a la precipitación por medio de procesos químicos.

Cabe destacar que en este punto se produce la biodigestión anaeróbica la cual se trata de la transformación de la materia orgánica por las bacterias en la total ausencia del oxígeno.

También está el paso por los humedales artificiales, que son los sistemas hídricos realizados por el hombre, donde se remueven la mayor parte de los agentes patógenos del agua, reproduciendo el proceso que se da de manera natural en los humedales lacustres y marinos.

Para realizar el tratamiento químico se realiza un combinado de procesos para la remoción de partículas sólidas que por lo general se filtran. En este paso también se procede a eliminar el hierro del agua, añadiendo al agua soluciones químicas, que actúan para disolver el óxido férrico.

La aplicación de calor por medio de las centrales térmicas transforman el agua en vapor, en unas calderas que aumentan la temperatura, con lo cual se destruyen los organismos patógenos contenidos en el agua.

Para las aguas residuales domésticas se incluye un paso de eliminación de fosfatos, los cuales son sustancias químicas que alteran la estructura celular de los seres vivos.

Por último se eliminan los nitratos (sustancias químicas) que generan una producción de fango en forma de una biomasa fácil de manejar y totalmente reutilizable.

Etapas 

El proceso de tratamiento de aguas residuales es indispensable para lograr la desinfección del agua, garantizando su calidad para devolverla a su fuente natural y utilizarla nuevamente.

Este proceso consta de varias etapas propiamente dichas, la primaria, la secundaria y por último la terciaria, de las cuales es requerido que se hagan en orden y que se cumplan todas ellas, para poder completar el proceso de tratamiento de aguas residuales.

Aunque antes de esas etapas, se realiza una etapa preliminar, la cual es fundamentalmente la antesala del tratamiento de depuración de las aguas.

Esta parte del proceso cumple con el requerimiento de regular y medir el caudal de agua residual que entra a la planta de tratamiento.

Esto se hace para controlar los niveles de agua y evitar la sobre carga de los equipos que se utilizan y de las instalaciones de la planta, además de que se realizan de manera más controlada los procesos.

En esta etapa se procede a la primera filtración, con lo cual las aguas residuales se van preparando para el inicio del proceso de tratamiento.

Un aspecto importante en esta etapa preliminar, es que se puede realizar al agua residual una pre-aireación, para eliminar los elementos que puedan ser volátiles, los cuales en la mayoría de los casos comparten la característica de tener mal olor, además de que alteran los valores del oxígeno en el agua.

Primaria 

El objetivo principal del tratamiento primario es la eliminación de los residuos sólidos, o sea de las partículas que se quedan en suspensión en la superficie. El tratamiento primario es para reducir sustancias como el aceite, grasa, arena y los sólidos más grandes.

La maquinaria es un elemento necesario en este caso, todo se realiza utilizando grandes estructuras que eliminan este tipo de sustancias del agua, de allí que a veces a esta etapa se le llama tratamiento mecánico.

Eliminación de Sólidos, cribado o desbaste

Se realiza mediante un proceso llamado cribado, con el cual se logran retirar sólidos de gran tamaño, como las botellas, palos, bolsas, balones, etc. Si no se retiran a tiempo estos objetos pueden obstruir las tuberías o dañar los equipos. Encuentra más información en Causas y efecto de la contaminación por basura

Filtración con arena y gravas

La etapa de filtración (también conocida como maceración), generalmente se realiza pasando el agua por un canal de arena, controlando la velocidad para lograr que la arena y las piedras tomen las partículas “el equipo que se utiliza se llama ‘colector de arena”. En este momento todavía se mantienen los elementos orgánicos en el efluente.

Las piedras así como la arena necesitan retirarse al principio del proceso ya que su presencia puede dañar los equipos que se utilizan durante todo el tratamiento de depuración.

La arena obtenida en este proceso, luego de pasar por el clasificador de arena, va hasta el transportador que la lleva a un contenedor. De allí puede ser distribuida con varios destinos, como por ejemplo a la planta de fangos y como en la mayoría de los casos a un terraplén.

Investigación y maceración

Cuando las sustancias abrasivas han sido retiradas, el efluente de aguas residuales pasa a través de pantallas que tienen un movimiento rotatorio.

Esto servirá para limpiar la superficie de materiales flotantes como trozos de tela, bolsas de plástico, también se lleva las partículas pequeñas como granos de maíz. Lo que se recolecte de esta limpieza superficial, pueden ser llevados a otras plantas o se pueden disponer para efectuar la incineración de los mismos.

Cuando se hace el proceso de maceración, los residuos sólidos son cortados en trozos mucho más pequeños, para estos se utiliza una estructura rotatoria que tiene un cilindro que dando vueltas va cortando estos elementos de deseco al girar.

Este método se utiliza solo en plantas que pueden procesar esta basura en partículas, pues el uso y mantenimiento de los maceradores requiere un monto alto de inversión.

Sedimentación

Muchas de las plantas de tratamiento de las aguas residuales, cuentan entre los pasos de sus procesos una etapa de sedimentación.

En esta etapa  el agua residual, pasa a través de tanques, que pueden ser circulares o de forma rectangular, los cuales son llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primaria.

Estos tanques son de tamaño grande,  tanto que aún estando llenos de agua residual hasta un nivel, queda espacio para que los sólidos fecales se vayan al fondo del contenedor, y la grasa y otros elementos puedan elevarse a la superficie.

En la segunda etapa se obtiene un líquido homogéneo, que responde al ser tratado biológicamente, además de una mezcla lodosa que se puede tratar de manera separada.

Los tanques que se utilizan en esta etapa a manera de contenedores, están equipados con una estructura mecánica que ‘raspa’ continuamente los fangos que recoge y los envía hacia una tolva  (la cual es un implemento que tiene forma de cono invertido).

Después que pasan por la tolva, son llevados hacia otros compartimientos para continuar con el proceso de saneamiento del agua.

Secundaria

El objetivo de la etapa secundaria es eliminar la materia orgánica sólida y disuelta, que se encuentra en las aguas residuales, con un proceso de oxidación natural

También degrada las sustancias contaminantes de composición biológica presentes en el caudal de agua, causados por desechos humanos.

Dentro de esta etapa se producen los procesos aeróbicos y anaeróbicos, acompañados de mecanismos físico químicos, los cuales disminuyen la demanda biológica del oxígeno y eliminan los sólidos que contenga el efluente.

El tratamiento secundario se diseña para degradar el mayor contenido biológico posible del agua residual, el cual separa los desechos orgánicos que se derivan de los residuos humanos, y de los alimentos, jabones y detergentes.

Fangos o lodos activados

Las plantas de fangos activos (proceso de purificación hídrica mediante el cual se emplean bacterias), utilizan mecanismos para usar el oxígeno disuelto previamente e impulsar el crecimiento de organismos biológicos que viven y se mueven en la materia orgánica.

Camas filtrantes (camas de oxidación)

Las camas filtrantes solían utilizarse en en plantas antiguas, este procedimiento consiste en que las aguas residuales son rociadas desde la superficie de una capa compuesta por capas de carbón, piedra caliza o prefabricada de plástico.

En el tanque contenedor de las aguas residuales, las sustancias son distribuidas por unos brazos mecánicos, los cuales tienen hoyos, que se mueven de manera circular por toda la superficie.

El agua que se distribuye usando esta técnica gotea sobre la cama, y se recoge por medio de un drenaje en la base de la estructura.

En la superficie, se forman películas biológicas, es decir una especie de capa de bacterias, hongos y otros organismos, los cuales se comen los contenidos orgánicos logrando una reducción considerable de los mismos, a menudo también contiene insectos y lombrices.

Placas rotativas y espirales

Las placas pequeñas utilizan generalmente placas o espirales para revolver de manera lenta en el tratamiento del aguas residuales; en este método las espirales son sumergidas, creando un conjunto de pequeñas partículas de sustrato.

Reactor biológico de cama móvil

Es un medio que provee sitios activos para que se pueda reunir la biomasa (materia orgánica); el reactor biológico de cama móvil mantiene una alta densidad de población de organismos presentes en la materia orgánica.

También incrementa la eficiencia del sistema por completo y elimina el costo de la línea de retorno a los fangos activos.

Filtros aireados biológicos

Es un filtro que recurre a una reducción biológica e carbono, que está en suspensión o apoyado por una capa que soporta los desechos de biomasa que se juntan en el; en este paso se  utiliza además de la reducción de carbón un proceso de conversión de elementos por medio del amoniaco.

Reactores biológicos de membrana

Es una barrera semi impermeable que se utiliza en el proceso de producción de fangos, utilizando este mecanismo tecnológico se asegura la eliminación de todos los contaminantes que se encuentren todavía en el agua residual sean sólidos o disueltos.

Sedimentación

Básicamente es el paso final de la etapa secundaria, es retirar los elementos llamados flóculos (pequeñas partículas que se unen y forman partículas más grandes) de materia orgánica, que deja como resultado agua tratada con muy poca cantidad de materia suspendida.

Tercearia

El tratamiento de aguas residuales en esta etapa consigue aumentar la calidad del agua que está siendo tratada, hasta llegar al estándar requerido.

Generalmente como parte del proceso terceario de tratamiento se utiliza en la misma planta, siempre se recurre a esta practica en el proceso final, a lo cual se le llama pulir el efluente.

Filtración

Luego de controlar los valores del efluente, puede realizarse la liberación de las aguas desde los contenedores de la planta de tratamiento hacia su destino final.

Lagunaje

En el tratamiento de aguas residuales se recurre a sedimentación y mejoras biológicas al efluente por medio del almacenaje en lagunas artificiales.

Se trata de imitar básicamente el proceso de auto depuración por el cual un río o un lago realiza de forma natural.

Lo más resaltante de estas lagunas es que los procesos que aquí se realizan son siempre en presencia de oxígeno, aquí se incluye la colonización de pequeños organismos invertebrados que ayudan eficazmente al tratamiento de las aguas residuales, ya que retienen las partículas finas que esta contenga.

Humedales Artificiales 

Los humedales artificiales son estructuras que incluyen camas hechas de caña u otro material que proporcionan una mejoría en la depuración biológica.

Remoción de Nutrientes

Las aguas residuales tienen alto contenido de elementos como el nitrógeno y el fósforo, esto puede resultar dañino para ciertos tipos de peses y organismos invertebrados.

Aunque se encuentren en concentraciones muy bajas o puede crear condiciones deterioro ambiental, como por ejemplo estimula el crecimiento de algas que ahogan a otras especies del ecosistema.

Otro aspecto importante es que las algas producen toxinas, las cuales al ser consumidas por bacterias, pueden agotar la cantidad de oxígeno en el agua y asfixiar las especies del lugar.

Cuando se efectúa una descarga de los efluentes que provienen de la planta de tratamiento, a lo sitios destinados para ello, como los ríos, lagos o mares bajos, los nutrientes que contienen estas aguas pueden causar la muerte inminente de los peces que allí se encuentren.

El nitrógeno se elimina mediante un proceso de oxidación y reducción con los cuales se transforma en nitrógeno gaseoso, el cual va a parar a la atmósfera.

Todas estas conversiones necesitan de unas condiciones controladas, específicamente que puedan permitir la generación adecuada de las comunidades biológicas.

Los filtros de arena, las lagunas artificiales, y otros mecanismos de filtrado se pueden utilizar para eliminar el nitrógeno del agua residual.

También existe en esta etapa la oxidación anaeróbica, la cual se define como la descomposición de los compuestos orgánicos, y otras sustancias químicas en ausencia del oxígeno.

La eliminación del fósforo se puede efectuar biológicamente, en un proceso donde se utilizan bacterias específicas, que son microorganismos acumuladores de fosfatos, los cuales pueden acumular grandes cantidades de fósforo en sus células.

Desinfección

La etapa de la desinfección en el tratamiento de aguas residuales logra reducir la presencia de organismos vivos antes de que el agua sea descargada nuevamente en el medio ambiente.

Se considera como un proceso altamente efectivo, que depende de la calidad del agua que está siendo tratada, por ejemplo se toman valores como el nivel de turbiedad y el PH.

También se toman en cuenta el tipo de desinfección que se utiliza, las dosis de los productos utilizados para lograr esta desinfección, así como la concentración del producto y el tiempo de aplicación.

En el caso del agua turbia, es tratada con menor nivel de purificación, ya que las partículas existentes en el líquido pueden albergar microorganismos.

Algunos métodos de desinfección de comúnmente utilizados incluyen el ozono, y sustancias como la clorina y la luz ultravioleta.

La purificación con cloro sigue siendo la manera más utilizada para realizar la desinfección, es mucho más usado que la clorina ya que tiene un bajo costo y es eficiente a corto plazo.

Una de las desventajas del cloro es que puede generar compuestos orgánicos que a la larga sean cancerígenos o dañinos para el medio ambiente.

La luz ultravioleta se está convirtiendo en un medio de desinfección popular, debido a las consecuencias de usar cloro y clorina en las aguas residuales que van al medio ambiente.

La radiación UV se utiliza para dañar las bacterias, los virus y otros agentes patógenos, los cuales no pueden reproducirse en las aguas residuales.

Una de las desventajas de utilizar la luz UV es que necesita un mantenimiento frecuente que puede resultar costoso, el cual incluye el reemplazo de la lámpara.

Además el agua tratada que se va a purificar debe tener un nivel de calidad alto pues si tiene partículas no se realizará con éxito la desinfección.

Por último tenemos al ozono, el cual se genera al pasar el oxígeno por alto voltaje; como resultado se produce un tercer átomo de oxígeno, formando lo que podemos llamar ozono.

Este elemento destruye muchos de los microorganismos presentes en el agua, que son los causantes de las enfermedades que se suelen presentar por el consumo de agua contaminada.

El ozono es más seguro de almacenar y manipular que la clorina, además que produce menos subproductos potencialmente dañinos para el ambiente.

Plantas de Paquete y Reactores de la Hornada

Las plantas de paquete y los reactores de la hornada son infraestructura que utilizan menos espacio, además pueden enfocarse en un aspecto específico del problema de las aguas residuales.

Muchas de estas estructuras se ocupan de tratar la basura difícil, de efluentes intermitentes, o en ocasiones hacen tratamientos especiales para que el agua alcance niveles más altos de calidad y pureza.

Existen un número de plantas de tratamiento híbridas, las cuales combinan la mayoría de las etapas de tratamiento de aguas residuales en una sola fase.

Estas plantas de paquete ayudan a los poblados pequeños y también son una alternativa para conservar una estructura discreta en cuanto al diseño urbano.

Una desventaja de estos modelos de plantas de paquete, es que el control de algunos aspectos del proceso como la sincronización del avance de las etapas, la mezcla y el aireado, necesitan una precisión exacta.

Esto solo se logra con controles automatizados que necesitan un control preciso llevado por una central computarizada, en un sistema totalmente complejo que por su fragilidad requiere de un nivel de monitoreo, mantenimiento y fuentes de alimentación constante.

En las plantas de paquete, la manera como es procesada la carga biológica, si esta tiene un alto contenido de material orgánico entonces se oxigena por determinadas horas dependiendo de la carga.

Tratamiento de los fangos

Durante el tratamiento de las aguas residuales se acumulan sedimentos, desechos sólidos que se acumulan y a los que también se les puede dar un nuevo uso.

Los sólidos primarios gruesos y los biosólidos (contienen organismos vivos), que se han acumulado durante el proceso de purificación se deben tratar de manera adecuada, almacenar y distribuir de manera eficaz para sacarle el mayor provecho posible.

Frecuentemente, este material suele contaminarse con compuestos tóxicos, usualmente es con metales pesados.

Para transformar estos elementos sólidos deben ser sometidos a un proceso de biodigestión, el cual consiste en la inclusión de organismos vivos en la biomasa para que se encarguen de procesar de manera natural el contenido orgánico de la misma.

Esto elimina el número de microorganismos presentes en los sólidos, los cuales son los causantes de muchas enfermedades.

Las opciones de procesamiento que se tienen en el tratamiento de fangos son la digestión anaerobia, la digestión aerobia y el abonamiento.

Digestión anaeróbica

La digestión anaeróbica es un proceso simple, en el cual intervienen microorganismos vivos (bacterias), las cuales realizan un proceso de tipo bacteriano que se realiza en su totalidad con la ausencia del oxígeno.

En este proceso el tanque de tratamiento de aguas residuales se prepara para un aumento de temperatura, en os cuales se calienta el fango.

La digestión anaeróbia genera biogás, el cual es el producto de la acción de los microorganismos en la biomasa.

El biogás tiene una alta concentración de metano, que se puede utilizar para poner en funcionamiento las turbinas, los motores o algún otro mecanismo que necesite de energía para funcionar.

En las grandes plantas de tratamiento, se suele producir más energía eléctrica y bioenergía de la que la planta requiere para funcionar.

La única desventaja del proceso es que se requieren plazos muy largos de espera entre el inicio y la culminación del proceso, el cual puede ser de hasta más de 30 días.

Ventajas 

El tratamiento de aguas residuales que utiliza la técnica anaeróbia es eficaz, ya que puede sostener altas cargas orgánicas aún operando en tiempos  muy cortos, también puede soportar periodos de tiempo sin necesitar la alimentación del proceso.

Se puede obtener una alta concentración de materia orgánica contenida, luego de realizarse el proceso de tratamiento de aguas residuales.

Otro aspecto importante es la cantidad de lodo que se puede manejar, ya que en la digestión anaeróbia se puede realizar el 80%  menos de lodo, mientras se produce biogás.

Este gas es fundamentalmente gas metano, el cual puede tener una utilidad interesante, ya sea como recurso energético para la planta y una fuente de energía alterna y sustentable.

Por último está la ventaja de la infraestructura, la cual si se compara con los sistema aeróbios están necesitan de instalaciones más grandes con mucho espacio; en el tratamiento anaeróbio se puede realizar en una instalación relativamente pequeña.

Bajo ciertas condiciones, es posible producir cantidades importantes de electricidad que provengan del fango orgánico, utilizando las bacterias electro químicas activas que están presentes en la mezcla.

Este es básicamente uno de los primeros pasos que podrían conducir a una fuente de energía que se produzca de manera ecológica.

Digestión Aeróbica

La digestión aeróbica es un proceso bacteriano, es decir que necesariamente se debe tener la presencia de bacterias, para poder realizarse, también es indispensable que este presente el oxígeno.

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En la presencia de oxígeno las bacterias procesa o consumen de manera más rápida la materia orgánica, para transformarla en Dióxido de carbono.

Cuando se comen toda la biomasa, las bacterias mueren y son el alimento de otras bacterias, esta etapa del proceso se conoce con el nombre de respiración endógena.

Mientras tanto ocurre en esta misma fase la reducción de los sólidos, debido a que la digestión aeróbica ocurre mucho más rápido, los costos de inversión del proceso son mucho más bajos.

Sin embargo, puede resultar más costosa por los gastos de explotación, ya que la digestión aeróbica necesita que se realice una aireación de manera correcta, lo cual puede representar una inversión para poder agregar oxígeno al proceso.

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Composta o abonamiento

Este proceso es tiene también características aeróbicas, el cual consiste en a mezcla de los sólidos que están presentes den las aguas residuales con elementos ligados a la fuente de carbón como aserrín, paja o virutas de madera.

Las bacterias cuando están en presencia del oxígeno, comienzan la digestión de los sólidos presentes en las aguas residuales así como también a los elementos de madera, mientras lo hacen producen una fuente significativa de calor.

Ambos procesos aeróbios y anaeróbios, de la digestión pueden llevar a la destrucción total de los microorganismos y de parásitos, los cuales son la causa de múltiples enfermedades.

Este tipo de purificación tiene un nivel suficiente como para permitir que la sustancia resultante de los sólidos digeridos sean seguros para el medio ambiente, cuando sean devueltos a un entorno natural.

Esta composta es depositada directamente en la tierra como material para mejorar la calidad del suelo, utilizada normalmente en la agricultura como fertilizante para la siembra, siempre y cuando los niveles de los elementos que lo componen tengan un nivel de toxicidad muy bajo.

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Depolimerización Termal

La depolimeración termal es un proceso que utiliza una técnica llamada pirólisis, el cual se trata de procedimiento de descomposición química de materia orgánica y de todo tipo de materiales, ante el calentamiento con temperaturas muy altas y en la ausencia de oxígeno.

Con este procedimiento se logran transformar los organismos complejos que se han reducido al aceite; el hidrógeno en el agua se inserta en polímeros naturales como las grasas, las proteínas y la celulosa.

Cuando se combina el oxígeno presente en el agua con el carbón, el hidrógeno y los metales, da como resultado una especie de aceite y gases como el metano, propano y butano.

También se genera bióxido de carbono y un residuo del material insoluble que tiene la apariencia similar a la de una roca o al carbón cuando se les pulveriza.

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En este proceso se destruyen de manera total los microorganismos y toxinas presentes, aunque las sales inorgánicas como los nitratos y fosfatos siguen estando en el agua después del tratamiento, por lo cual se necesita de una depuración adicional.

El aceite obtenido en el proceso se continua modificando hasta obtener un nivel de refinamiento lo suficientemente alto como para que pueda utilizarse nuevamente.

La elección de un método de tratamiento de aguas residuales que modifique los resultantes sólidos de dicho proceso, depende del volumen de dichos residuos.

Generalmente el método de abonado, es el que se utiliza de manera frecuente para los usos del fango a pequeña escala, en segundo lugar está la digestión aeróbia y la anaeróbia, las cuales se utilizan regularmente a gran escala.

Deposición de Fangos

El tratamiento de aguas residuales algunas veces produce un fango líquido, se debe realizar un tratamiento adicional antes de devolverlo a la naturaleza.

Generalmente durante el proceso los fangos se espesan (en el desecado), lo cual viene a reducir considerablemente los volúmenes transportados para su distribución.

Los procesos a los que se puede someter el material fangoso para eliminar el exceso de agua, incluye lagunas en camas de sequía, para producir una masa que puede ser aplicada sobre la tierra o reducir la cantidad de agua que sobra por medio de fuego.

Cuando el fango es pesado la centrifugación permite separar el contenido sólido de líquido.

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Algunas veces se evita la incineración del fango debido a que este emana agentes contaminantes que pasan a la atmósfera, los cuales pueden ser un foco importante de contaminación.

Actualmente no existe un proceso que elimine totalmente los biosólidos de la mezcla, en algunos lugares se deja el fango secar ante los rayos del sol.

Los fangos que tienen su composición rica en nutrientes, son utilizados por los agricultores y granjeros como fertilizante natural.

Fotobiodepuración de aguas residuales

Se trata de un proceso donde las aguas residuales ante la exposición a la luz solar de los organismos fotosintéticos inicia un proceso de depuración.

Generalmente este proceso se lleva a cabo por los microorganismos fotosintéticos, como por ejemplo las micro algas y las bacterias, en reactores específicamente diseñados para que se efectúe el mayor aprovechamiento de la luz solar, la cual produce un aumento en el crecimiento de estos microorganismos.

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Tratamiento en el ambiente de recepción

Luego de que las aguas residuales han sido tratadas y se ha certificado el nivel de depuración que tiene, se procede a devolverlas al medio ambiente.

La introducción de las aguas residuales que provienen de la planta de tratamiento causa un impacto en el torrente del reservorio de agua donde se descargue.

Las plantas de tratamiento diseñan cuidadosamente el entorno natural del medio ambiente, sea un cuerpo natural de agua o tierra.

Si el lugar que se ha dispuesto para ser el destino final de las aguas provenientes de la planta de tratamiento, no se ha sobrecargado, las bacterias que naturalmente están en el ambiente consumirán los contaminantes orgánicos.

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Estas bacterias también reducirán los niveles del oxígeno en el agua y puede causar modificaciones en el entorno ecológico del agua que recibe de la planta de tratamiento.

Las bacterias originarias del hábitat alimentan a los contaminantes orgánicos y la cantidad de microorganismos peligrosos para la salud son disminuidos considerablemente. Esta disminución se debe a la acción de las condiciones naturales del medio ambiente como la depredación, la exposición a los rayos UV del sol y otros factores.

Si el ambiente de recepción proporciona una fuerte dilución de las aguas tratadas, no se requiere que estas tengan un alto grado de pureza.

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Recientemente se ha demostrado que los niveles muy bajos de ciertos contaminantes presentes en las aguas residuales, incluyendo las hormonas animales que se utilizan en la cría de ganado y los restos de píldoras para el control de la natalidad, causan un daño irreversible en el medio ambiente natural.

Déficit mundial del tratamiento

El tratamiento para las aguas residuales tiene actualmente una capacidad inadecuada en algunos aspectos, especialmente en los países más pobres.

Actualmente existen en funcionamiento plantas que datan de hace más de 70 años, con estructuras obsoletas, las cuales ya no funcionan como es debido.

Otro factor importante a tomar en cuenta es la sobre población , lo cual requiere de mayor número de plantas de tratamiento de más capacidad para enfrentar el aumento del volumen de aguas residuales que provienen de cada ciudad en crecimiento constante.

tratamiento de aguas residuales

En las comunidades más pobres no cuentan muchas veces con el dinero suficiente para invertir en una planta de tratamiento, esto unido a los largos periodos de sequía, hacen que sea imposible la instalación y mantenimiento de una planta.

Las fallas en la implementación de un sistema de tratamiento de aguas residuales ha traído como consecuencia un aumento significativo de los niveles de enfermedades en la población, especialmente entre los niños y personas más vulnerables.

Estas enfermedades son causadas por las bacterias y otros microbios que están presentes en las aguas no tratadas, las cuales se consumen sin tener un nivel aceptable de depuración.

Impacto ambiental

La cantidad de agentes contaminantes presentes en las aguas residuales es muy alta, ya sean aguas servidas del sector doméstico o industrial, contienen residuos sólidos suspendidos y otros disueltos que son totalmente mortales para cualquier ser vivo sobre la tierra.

Los residuos sólidos consisten en materias orgánicas que son las que provienen de los seres vivos, e inorgánicas que son las que fabrica la naturaleza de  por medio de reacciones químicas, se trata de moléculas simples como las sales, minerales, cloruros entre otros.

También contienen en su composición nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, bacterias y microorganismos patógenos.

Al contener todos estos agentes contaminantes, altamente dañinos para la salud, se les considera un foco continuo de enfermedades, infecciones y contaminación ambiental que se debe evitar a toda costa. Descubre más en ¿Cómo evitar la contaminación del agua?

Si estos desechos humanos no se manejan apropiadamente, el problema tiende a ponerse peor, ya que la destrucción que causa es progresiva causando enfermedades y muerte tanto a corto como a largo plazo.

Sin un tratamiento apropiado los desechos orgánicos, que son eliminados de su punto de origen, recolectados y transportados representan un peligro ambiental latente.

Además de que es alto el riesgo de contraer infecciones parasitarias, las cuales generalmente suceden por el contacto directo con la materia fecal, también se pueden originar brotes de hepatitis, enfermedades gastrointestinales como el cólera por causa de la contaminación de las fuentes de agua y de comida.

El agua de lluvia arrastra todos los agentes contaminantes del suelo y los lleva hacia las reservas de agua, lo cual implica que si existe contaminación el agua de lluvia en las zonas urbanas puede contener concentraciones de contaminantes en un alto porcentaje.

Las aguas servidas que son recolectadas pero que van directo al sitio de eliminación para ser desechadas o reutilizadas, sin tener ningún proceso de desinfección previo, son un peligro potencial para la salud pública en general, pero específicamente en las áreas cercanas al sitio de descarga.

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Si la descarga de estas aguas contaminantes se realiza directamente en una fuente de agua receptora, aparecen peligros adicionales que le debemos sumar a la situación, como lo es el deterioro progresivo del hábitat, el peligro de muerte de las especies acuáticas.

La vida del ecosistema es la más afectada pues es posible que no sobrevivan a la contaminación generada por el agua residual, lo cual puede afectar toda la cadena alimenticia del hábitat.

Desde la comunidad de seres vivos en el ecosistema hasta los depredadores superiores por la bio-acumulacíon de las cadenas alimenticias. Encuentra más información en Especies en peligro de extinción 

En el caso de que la descarga se efectúe en aguas que estén en reservas como lagos o bahías, el impacto de las aguas con contenido residual es totalmente negativo, ya que puede ocasionar un fenómeno llamado eutrofización el cual consiste en un enriquecimiento excesivo de nutrientes en el ecosistema acuático.

Esto generalmente altera el proceso natural de la vegetación del lugar provocando vegetación molesta que afecta a otros seres vivos del hábitat, así como también impide actividades como la pesca, deportes y recreación.

Los desechos sólidos que provienen de las plantas de aguas residuales, tales como la grava, los desechos de procesos de cernido, fangos primarios y secundarios, sin haber tenido un tratamiento adecuado, contaminan el suelo y las aguas del entorno.

Los proyectos para utilizar plantas de tratamiento para las aguas residuales son implantados para evitar o tratar de aliviar los efectos de los agentes contaminantes, en el medio ambiente y en los seres vivos en general.

Cuando el tratamiento para las aguas servidas es ejecutado de manera correcta, su impacto ambiental es siempre positivo. Encuentra más información en Ejemplos de Impacto Ambiental

De manera directa, el impacto de las aguas residuales tratadas y purificadas disminuye la molesta contaminación  de todos los peligros para la salud que esta conlleva.

También brinda un beneficio para la salud pública el hecho de que mejora la calidad de las aguas receptoras, aumenta el caudal de las mismas y multiplica los usos de las aguas para reutilizar.

Además de esto, la instalación de un sistema de recolección y tratamientos de aguas servidas permite controlar de manera más eficiente, las aguas residuales provenientes de las industrias.

Cuando se realiza el tratamiento previo y conexión con la red de alcantarillas de la comunidad, ofreciendo la oportunidad de encontrar diversas técnicas de reutilización de las aguas tratadas y de los fangos obtenidos.

Si se analiza el impacto indirecto que tiene el tratamiento de las aguas residuales, encontramos que afecta de manera positiva pues provee de lugares de servicio para el desarrollo, brindando mayor productividad y renta a las actividades relacionadas con la pesquería.

También impulsa y reactiva las actividades de turismo y recreativas, las cuales tienen más oportunidad de colocar instalaciones y realizar paquetes y rutas turísticas, que exhibirán un ambiente limpio.

Otro de los sectores que resultan beneficiados por el efluente que proviene de las plantas de tratamiento es el agrícola, ya que la productividad en este sector se ve incrementada.

Debido a que pueden contar con más agua para el riego de las cosechas, sin representar mayor demanda para las fuentes de agua limpia de la comunidad. Encuentra más información en ¿Por qué es importante cuidar el agua?

En este sector también se nota la disminución del uso de fertilizantes químicos, en el caso de que se utilicen los fangos que resultan del tratamiento de las aguas servidas.

Algunos de los impactos potenciales de la generación de las aguas residuales representan mejorías cuantitativas las cuales se incluyen en los análisis de costos y beneficios de la planificación para implantar un sistema de tratamiento de aguas servidas.

Por ejemplo los beneficios para la salud humana se expresan mediante el cálculo de los costos que se evitaron al eliminar un potencial foco de enfermedades, incluyendo también los gastos médicos y los días de trabajos perdidos.

Todos estos datos son favorables para la comunidad y para el entorno, así como el mejoramiento de la calidad de las aguas que reciben al torrente que proviene de la planta de tratamiento.

Por lo general una planta de tratamiento de aguas residuales dejan un impacto positivo en el medio ambiente, a menos que no hayan sido instaladas correctamente o no cumplan con todos los pasos del proceso.

Problemas socioculturales

Cuando se trata de instalar una planta de tratamiento, se requiere un lugar mu grande, donde colocar toda la infraestructura que incluye un proyecto de esta envergadura.

Las instalaciones de la planta de tratamiento necesitan de tierra, su ubicación va de acuerdo al diseño y se debe escoger con cuidado; algunas veces este sitio tiene casas u otros edificios que deban ser reubicados.

Esto puede resultar molesto para la comunidad, es más si el urbanismo está muy cerca de donde se instala la planta, los procesos de tratamiento de las aguas servidas y la eliminación de los residuos pueden crear también molestias entre la población.

El lugar que se escoja para realizar la instalación debe ser escogido cuidadosamente, ya que el tratamiento de las aguas residuales generan mucho ruido durante el proceso, además de que se producen olores malos olores que alteran el ambiente del lugar.

Todos estos detalles deben manejarse antes de la instalación, se debe incluir en el diseño del proyecto las previsiones necesarias para el impacto en la comunidad.

Tecnología apropiada

La tecnología apropiada es un tema amplio, que se refiere a que este tipo de tecnología está diseñada para darle prioridad a los aspectos de origen ambiental, social, económico y otros que están vinculados al tema.

Generalmente la tecnología apropiada necesita de menos recursos, ya que son más accesibles y se mantienen de manera más fácil, por lo cual tienden a costar menos.

Una de las ventajas más importantes de esta tecnología es que produce un menor impacto sobre el medio ambiente, si se compara con otras tecnologías similares.

Los que utilizan el término de tecnologías apropiadas lo usan para describir los avances tecnológicos que se pueden adecuar para ser utilizados en los países más pobres, en vías de desarrollo o en zonas rurales que no estén industrializadas.

Estos lugares en los que por lo general se piensa que es imposible la implementación, operación y mantenimiento de las altas tecnologías.

En las plantas de tratamiento de aguas residuales el concepto de tecnología apropiada en los sistemas de control, tiene dimensiones muy amplias, las cuales pueden abarcar especificaciones técnicas, institucionales, sociales y económicas.

La selección de la tecnología no apropiada ha sido identificada como una de las causa probables de que se generen fallas en el sistema, ya que desde el punto de vista técnico, esta debe ser acorde al entorno tecnológico con el cual se opere.

Para los sistemas de alta tecnología, el ambiente de las plantas de tratamiento de aguas residuales es altamente dañino, especialmente para los equipos electrónicos, eléctricos y mecánicos.

El mantenimiento de estos equipos debe ser constante, y se requiere de el reemplazo constante de repuestos, análisis de laboratorios para la verificación del estado del equipo. También requieren de asistencia técnica especializada únicamente, por lo cual se necesita de un presupuesto acorde con la tecnología utilizada.

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El los países más desarrollados, los sistemas computarizados más sencillos son los que han dado mejor resultado, ya que muchos de ellos han sido elegidos y diseñados con un enfoque hacia el mantenimiento, dando como resultado un servicio más confiable.

Para los países en vías de desarrollo, el panorama es similar, solo que tomando en cuenta que en algún momento es posible que falte algún detalle técnico o mecánico para lograr un desarrollo exitoso del sistema para la planta de tratamiento.

Lo cual es lo primero a tomar en cuenta a la hora de la planificación y el diseño de la planta de tratamiento.

En las comunidades rurales, generalmente se tienen menos opciones para la implantación de la tecnología, la cual debe ser sencilla; las consideraciones sociales se mezclan con las institucionales, siendo ambas extremadamente importantes.

Localmente se deben manejar los programas de las plantas de tratamiento así como también las de los sistemas de saneamiento, la participación de la comunidad es un elemento de peso en el éxito de la operatividad de la planta.

Algunas veces se puede lograr una implantación exitosa luego de realizar un entrenamiento coordinado con las personas que cumplan con un perfil que encaje con el de operador o técnico del sistema, o cualquier otro cargo en el cual se necesiten conocimientos específicos.

Un aspecto importante a tomar en cuenta es la economía del lugar en el que se implementará la planta de tratamiento de aguas residuales, pues no es de sorprender que las tecnologías más sencillas sean menos costosas.

El presupuesto se adapta más fácilmente a la implementación de la tecnología más simple debido a su facilidad de operación y de mantenimiento. Además de que cuesta menos invertir en ellas para su construcción.

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Tratamiento de agua por procesos Biotecnológicos

Desde el punto de vista natural el proceso de depuración del agua se realiza a través de una bacteria, esta se alimenta de la materia orgánica presente en las aguas residuales.

Es por medio de esta bacteria que los sistemas de tratamiento de aguas servidas tienen un proceso de purificación del agua por medio de una técnica biológica llamada la biodigestión. Donde por medio de varios métodos que existen, se logra combinar esta bacteria con el agua para impulsar el proceso a que se realice de manera acelerada.

El proceso utiliza una película fija que contiene bacterias, en diversas partes, las cuales fueron cuidadosamente analizadas en aspectos como mejorar la interacción y contacto con el agua a la hora de depurarla.

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El agua se pone en contacto con la bacteria para que el proceso se genere de manera natural pero acelerada, lo cual es un éxito ya que la biodigestión ha sido comprobada como una de las técnicas más efectivas.

Esta película de bacterias tiene varias presentaciones, la podemos encontrar como rollos, paquetes, módulos y molinos entre otros; siempre tiene el mismo propósito, el de acelerar el proceso de depuración del agua.

La diferencia entre la tecnología utilizada está en la forma en la que se acelera el proceso natural, y por supuesto, en el espacio del que se disponga para la instalación de la planta de tratamiento, además del presupuesto.

Si comparamos otras tecnologías con la técnica de la película fija para la limpieza de las aguas residuales, esta última es sin duda una de las opciones más favorables al proyecto, gracias a su tamaño, facilidad de operación, costo y espacio necesario para su implementación.

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