Agua en cascada

Principios básicos

Para darnos una idea de lo que es una PTAR abordemos datos básicos e históricos respecto a sus inicios. El primer sistema de tratamiento de la humanidad fue anaerobio: el pozo séptico. Mas adelante en 1905 Karl Imhoff, ingeniero alemán separa el proceso en dos fases: la sedimentación y la digestión. No obstante, el gran avance fue el proceso de mineralización de lodos en periodos largos de retención, haciendo más segura e inofensiva la disposición. En lo que refiere al tratamiento específico del agua, desde el año 3.000 a.c. se utilizaban en Pakistan sistemas articulados para utilizar y desechar el agua en los baños privados, y en el año 312 a.c. los romanos crearon el primer acueducto para abastecer de agua una ciudad entera.  

Ahora hablemos de la actualidad, el término PTAR quiere decir Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, a no confundir con PTAP que son las siglas utilizadas para Planta de Tratamiento de Agua Potable. El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes presentes en el agua efluente del uso humano.

Tipos de procesos/tratamientos

Pequeña explosión de burbujas

Tratamiento físico

Tamizado - Remoción de gas – Remoción de arena – Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes – Separación y filtración de sólidos

Tratamiento biológico

Lechos oxidantes o sistemas ecológicos – post-precipitación – liberación al medio de efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada jurisdicción – La biodigestión aerobia, anaeróbica y los humedales artificiales utilizan la materia orgánica biodegradable de las aguas residuales, como nutrientes de una población bacteriana, a la cual se le proporcionan condiciones artificiales para su crecimiento, de esta manera se remueve la materia contaminante.

Tratamiento químico

Aplicación de productos químicos para la eliminación o conversión de los contaminantes – Precipitación, adsorción y desinfección.

Explosión de burbujas

Las aguas residuales domesticas se generan en residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Estas pueden tratarse en el sitio donde se generan (por ejemplo, fosas sépticas, filtros anaerobios u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías –y eventualmente bombas– a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recoger y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga habitualmente están sujetos a regulaciones y normas locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado.

Por otro lado, se encuentran las aguas residuales de la industria y agroindustria las que están obligadas por normatividad a tener sus propios sistemas de tratamiento.

Si bien los procesos aplicados para la limpieza del agua dependen del estado, contexto, herramientas y futuro uso deseado para la misma, de forma general se pueden asegurar 4 pasos en una PTAR: El pre-tratamiento, tratamiento primario, el tratamiento secundario y el tratamiento terciario.

Pre-tratamiento

Sistemas de enfriamiento, remoción de solidos flotantes mediante rejillas, remoción de arenas y grasas.

  • Remoción de sólidos o cribado

Los sólidos que se remueven son de gran tamaño por medio de rejillas grandes para evitar problemas de taponamiento de tuberías o que lleguen a 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.

Tratamiento primario

Este tratamiento es para reducir principalmente solidos sedimentables.

  • Sedimentación

Muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua residual se pasa a través de grandes tanques circulares o rectangulares con tiempos de retención suficientes para que las partículas sólidas sean separadas por gravedad.

La sedimentación es un proceso físico que aprovecha la diferencia de densidad y peso entre el líquido y las partículas suspendidas. Los sólidos, más pesados que el agua, se precipitan produciéndose su separación del líquido. Estos tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los sólidos fecales pueden depositarse y el material flotante como la grasa que no ha sido retenida en el pretratamiento sea retenida en este proceso.

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.

  • Tanque de homogenización

Estos tanques son concebidos para reducir los picos de caudal, temperatura, pH y contenidos orgánicos para ser introducidos de manera homogénea en los reactores para su tratamiento.

Agua en manos

Tratamiento secundario biológico

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, detergentes y en general residuos orgánicos de procesos industriales. La mayoría de las plantas municipales utilizan procesos biológicos aeróbicos para este fin.

  • Fangos activados o lodos activados

El nombre del proceso se deriva de la formación de una masa de ¨microorganismos activos¨ capaz de estabilizar un desecho orgánico en condiciones aerobias (el ambiente aerobio se logra mediante aireación difusa o mecánica en un tanque de aireación). En esencia es la agitación y aireación de una mezcla de agua residual y lodos biológicos, a medida que las bacterias reciben el oxígeno, consumen la materia orgánica del agua residual y la transforma en sustancias más simples. Este caldo bacteriano recibe el nombre de lodo activado. La mezcla de lodos activados y agua residual recibe el nombre de licor mezclado que se lleva a un tanque de sedimentación para su purga.

  • 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 reúna la biomasa. Esta conversión da como resultado un sistema de crecimiento.

  • Reactores biológicos de membrana

Los reactores biológicos de membrana MBR son 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 sólidos disueltos. La limitación de los sistemas MBR es directamente proporcional a la eficaz reducción de nutrientes del proceso de fangos activos.

  • 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.

Agua para tomar

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.). Se trata de remover nitrógeno o fosforo del efluente tratado u otros contaminantes difíciles a remover.

  • 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

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.

Esquema-de-una-depuradora-por-lagunaje
  • 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 clorinación, o la luz UV.

Agua en vaso sobre madera

¿Cómo sabes que tipo de PTAR aplica para tu caso o según la problemática en específico?

Para tomar la decisión de qué tipo de PTAR debo construir es necesario tener en cuenta la complejidad de los factores y actores que intervienen, para esto hay que tener en cuenta:

  • La cantidad, calidad y periodicidad del efluente.
  • Normatividad de vertimiento o disposición final y su proyección.
  • Área para su construcción y zona de manejo o aprovechamiento agronómico de efluente tratado.
  • Condiciones climáticas.
  • Caracterización de vecindario para el manejo de los residuos (rural, urbano, industrial).
  • La prospección productiva de la empresa o asentamiento humano.
  • La posibilidad de valorización energética y agronómica de los efluentes y residuos.
  • Por último, la oferta tecnológica más eficiente y más económica de acuerdo a este contexto.
Formulación-de-un-programa-de-gestion-del-agua

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