Ciencias de la Tierra y Medioambientales

Tecnologías

Depuración del agua de uso urbano

El uso urbano del agua genera aguas contaminadas con productos diversos

Antes de verterlas al medio ambiente han de ser restablecidas unas cualidades mínimas

De esto se encargan las estaciones depuradoras de aguas


Técnicas de depuración

Existen diferentes maneras de depurar el agua dependiendo fundamentalmente del tipo de contaminante la cantidad de contaminantes y el volumen del agua contaminada.

En la depuración de aguas urbanas los contaminantes son muy variados pero predomina el componente orgánico
En aguas de uso industrial los componentes son más homogéneos pero diversos para cada tipo de indistria

Depuración por lagunaje múltiple

Se retiene el agua en lagunas artificiales con características favorables a la autodepuración

Proceso
  • Tamizado de objetos flotantes y de gran tamaño
  • Tratamiento anaerobio.
    Lagunas profundas 3m en periodo corto de tiempo 5 días
    Reducción del tamaño de moléculas orgánicas por digestión. decantació
  • Tratamiento facultativo.
    Bacterias facultativas en lagunas de 1,5 m. aguan 45 días. Gran extensión
    Las algas de la superficie utilizan nutrientes que rinden las bacterias facultativas del fondo

  • Tratamientro aerobio. bacterias aerobias .
    Lagunas superficiales 0,6 m 14 días
    Metabolismo final de materia orgánica.
    Las últimas lagunas pueden usarse para uso recreativo y el agua para riego

Ventajas

  • Bajo coste. El agua pasa por gravedad de unas lagunas a otras

Inconvenientes

  • Uso extenso del suelo
  • Reciclado de los lodos de las lagunas


Lagunaje en wikipedia

Filtros verdes

 

Proceso

El agua se vierte sobre parcelas porosas donde los microorganismos del suelo y la vegetación las depuran

 


Ventajas

  • Sencillez
  • Bajo coste. El agua pasa por gravedad de unas lagunas a otras

Inconvenientes

  • Escaso volumen de agua depurable
    Lo que la hace adecuada sólo para pequeñas poblaciones

Depuradoras compactas de aguas de uso doméstico

Proceso

Existen varios modelos con diferencias en cuanto a la aireación del agua y la eliminación de productos. En el más sencillo:

El agua se introduce en un depósito con compartimentos de comportamineto semejante al lagunaje.
En el primero se separan sólidos y grasas y una transformación anaerobia
En el segundo se transforma la materia orgánica por bacterias
El tercero es un filtro biológico.

 


Funciona bien para aguas grises (lavado, ducha) aunque también pueden tratarse aguas negras (fecales).

Ventajas

  • Independencia del reciclado de aguas urbano
  • Obtención de agua
  • Ocupa poco espacio

Inconvenientes

  • Escaso volumen de agua depurable. Adecuada sólo para viviendas unifamiliares

Depuradoras convencionales

Se utilizan en poblaciones medianas y grandes
Dimensiones relativamente reducidas y pueden tratar volúmenes grandes de aguas residuales
Mantenimiento costoso

Se basan en la actividad microbiana que se favorece por diferentes sistemas.
Existen diferentes modelos que se utilizan según las dimensiones y el tipo de agua a tratar


EDAR urbana

A continuación se describe una instalación típica de depuración de aguas residuales urbana

Se suelen distinguir tres líneas de tratamiento:

  • Línea de aguas o principal : Eliminación progresiva del agua de las sustancias contaminantes
  • Línea de fangos : Tratamiento de precipitados sólidos
  • Línea de gases : Tratamiento de los gase producidos. CO2 CH4

Las depuradoras más generalizadas son las donominadas de fangos activos


Línea de aguas

Pretratamiento
Eliminación de sólidos y grasas que pueden afectar posteriormente al proceso de depuración.

Pozos de gruesos

    Elimina los sólidos más grandes (plásticos, palos, incluso animales muertos) que quedan retenidos a la entrada de la EDAR

Tamizado

    Sistema de rejas, generalmente inclinadas (de limpieza automática si la estación es importante) unos a continuación de los otros, con una luz progresivamente más pequeña hasta llegar al sistema de tamices, que recoge los sólidos flotantes (de dimensiones similares a las de una colilla).
    Todos estos sólidos se recogen y se llevan a las plantas de tratamiento de residuos sólidos urbanos

Desarenado

    El agua es retenida en un tanque donde pierde velocidad (no puede ser superior a 20 cm/s), con lo que se consigue que los sólidos tipo arena sedimenten en el fondo

Desengrasado

Generalmente se elimina en el mismo tanque de baja velocidad
Es muy importante la correcta eliminación de grasas, ya que pueden estropear las bombas y válvulas de la estación, además de formar una película que impediría la acción depuradora que posteriormente van a realizar los microorganismos
Las arenas y grasas recogidas son también llevadas a vertederos.

Tratamiento primario o físico-químico

Se realiza en tanques generalmente redondos llamados decantadores primarios en los que sedimentan los sólidos en suspensión que no lo han hecho en el pretratamiento.
Se suelen añadir coagulantes (generalmente sales de aluminio y hierro) y floculantes (normalmente de tipo amónico) que ayudan a la agregación de las partículas coloidales.
Estas partículas pueden descender por gravedad al fondo del decantador, o ascender por flotación si se introducen burbujas finas de aire. En cualquier caso, se recogen y pasan a constituir los lodos (o fangos) primarios.
Con este tratamiento, se consigue reducir entre el 60 y 80 % de sólidos en suspensión, un 85 % aproximadamente de los microorganismos, pero sólo un 30 % de DBO y DQO, es decir, la cantidad de materia orgánica es todavía elevada.
Antes de pasar al tratamiento secundario, el agua es retenida en un tanque donde se produce la neutralización o ajuste de pH, para que los microorganismos que se ocupan de la degradación de la materia orgánica no se vean afectados por cambios bruscos.

Tratamiento secundario o biológico

Aprovecha la capacidad de los microorganismos que viven en el agua de asimilar la materia orgánica, imitando el proceso de autodepuración de cauces fluviales.
Este proceso puede llevarse a cabo con microorganismos anaerobios o aerobios, siendo ésta última forma la más frecuente
Existen varias modalidades de tratamiento biológico:

Fangos activos

Consiste en unos tanques, o decantadores secundarios, en el que residen gran variedad de microorganismos aerobios, fundamentalmente bacterias, aunque también existen especies de hongos y protozoos que se reunen en flóculos o fangos activos.
El agua residual debe ser continuamente aireada (mediante sistemas de turbinas o difusores) para que no se creen situaciones de anaerobiosis.
Los flóculos son retirados del decantador secundario y constituirán los lodos secundarios. Estos lodos orgánicos pueden servir como abono o combustible.
Una parte de los microorganismos se recirculariza par mantener constante su número en el tanque.

Lechos bacterianos o filtros biológicos

Recintos en los que se sitúan fragmentos de lava volcánica, cantos rodados o material plástico sobre los que crecen una fina película de microorganismos, sobre los que se vierte el agua residual por aspersión.
Cuando la capa de microorganismos sobre el soporte se hace muy gruesa, la materia orgánica no llega a los que viven más íntimamente unidos a su superficie, por lo que la película bacteriana se desprende (formando los lodos secundarios) y se regenera otra nueva.

Los lechos bacterianos tienen un rendimiento más alto en cuanto a eliminación de DBO y DQO que los fangos activos, pero presentan un serio inconveniente: si por alguna razón (cambio de pH, de temperatura, presencia de sustancias tóxicas) mueren los microorganismos, tarda mucho tiempo en regenerarse (de 15 a 20 días frente a los 2 ó 3 días de los fangos), y la EDAR no podría funcionar durante este periodo.

Procesos anaerobios

    Son menos utilizados en la línea de aguas porque, si bien no necesitan un aporte de oxígeno, el proceso de fijación de la materia orgánica es mucho más lento y se generan productos malolientes o nocivos.

Tratamiento terciario

En algunas EDAR se lleva a cabo un proceso de desinfección por cloración u ozonización para eliminar los microorganismos patógenos.

 

La mayor parte de las depuradoras finalizan en este punto el tratamiento de las aguas residuales. No obstante, quedan aún sustancias que no han podido ser eliminadas en estos procesos: nitratos, fosfatos, otros iones en disolución, metales pesados... Cuando existan razones que obliguen a una elevada calidad del efluente (por ejemplo, porque las características del medio receptor lo requieran), puede llevarse a cabo un tratamiento terciario, que comprende procesos muy caros (ósmosis inversa, precipitación química...) y por eso poco utilizados.

Las aguas residuales tratadas son vertidas a un medio receptor (cauce fluvial, mar o lago), y no deben en ningún caso modificar los parámetros medioambientales de éste.

Línea de Lodos

La línea de lodos se constituye por los lodos generados durante la decantación primaria y secundaria.

Espesado

Como los lodos están muy diluidos y contienen un elevado porcentaje de materia orgánica antes de ser tratados son conducidos a un espesador en el que, por procesos de gravedad o flotación, se extrae la fracción sólida en la medida de lo posible
La fracción líquida se recirculariza a la línea de aguas.

Estabilización de fangos

Se elimina la materia orgánica. Ésto puede hacerse de modo aerobio, pero lo más frecuente es que sea anaerobio.
Se realiza en unos enormes tanques circulares y cerrados llamados digestores.
Como consecuencia de las fermentaciones, se genera una gran cantidad de CO2 y, sobre todo, metano, que se extraerá del digestor y constituirá la línea de gas.

Deshidratación

Como el lodo continúa siendo muy líquido, debe deshidratarse.
Existen varios métodos para la deshidratación; en algunos casos, se realiza previamente un acondicionamiento químico para facilitarla.
Generalmente, se emplean filtros prensa (placas verticales de tela filtrante entre las que se sitúa el lodo y que lo prensan mediante un sistema hidráulico que pude alcanzar hasta 25 atmósferas de presión), o filtros banda (dos bandas horizontales y móviles de tela filtrante, separadas medio centímetro, entre las que se hace pasar el lodo, recogiéndose al final una torta más o menos compacta); el método más eficaz y caro es la centrifugación, y el más sencillo y económico son las eras de secado (extensiones de terreno bien drenadas sobre las que se dispone el lodo para su deshidratración natural).

El destino final de los lodos puede ser el vertedero controlado, la incineración o su reutilización en agricultura, en cuyo caso nunca debe contener microorganismos patógenos ni metales pesados.

Línea de gases

Se genera en los digestores anaerobios de fangos. Son producto del proceso de fermentación.

Si la EDAR no está preparada para aprovecharlo, se quema en una antorcha. La tendencia actual es aplicar la tecnología necesaria para aprovecharlo y generar el calor necesario para mantener los digestores anaerobios a una temperatura determinada (los microorganismos anaerobios requieren unos rangos de temperatura más altos y estrictos que los aerobios), o para el circuito de calefacción y agua caliente de las instalaciones.

Las aguas residuales industriales con contaminantes biodegradables pueden ser depuradas en una EDAR como la descrita, pero aquellas que contengan sustancias no biodegradables o que puedan dañar a las instalaciones o procesos (por ejemplo, sustancias tóxicas que maten a los microorganismos) deben ser tratadas previamente en las industrias antes de su vertido a las redes de colectores que se dirigen a la EDAR.




Vínculos

Esquema detallado de una EDAR  
Depuración de aguas  

Ciclo urbano del agua