Las aguas residuales son las vertidas por residencias, instituciones y negocios en una comunidad. El 99,94 por ciento es agua, con solo alrededor del 0,06 por ciento de las aguas residuales disueltas y contaminantes suspendidos. La turbidez de las aguas residuales es causada por partículas en suspensión, que, en aguas residuales sin tratar, es de 100 a 350 mg/l.
Una medida de la fuerza de las aguas residuales es la demanda bioquímica de oxígeno o DBO 5. Esto mide la cantidad de oxígeno que los microorganismos requieren durante cinco días para descomponer las aguas residuales. Las que no son tratadas tienen una DBO 5 que oscila entre 100 y 300 mg/l.
Hay que tener en cuenta que los patógenos u organismos causantes de enfermedades están presentes en estas aguas. También, contienen amoníaco y fósforo, por lo que es importante recordar que los niveles de amoníaco pueden oscilar entre 15 y 50 mg/l y los niveles de fósforo entre 6 y 20 mg/l en aguas residuales no tratadas.
El tratamiento de aguas residuales es el proceso de múltiples etapas que las renuevan antes de que ingresen a un cuerpo de agua o se reutilicen en la tierra a través del riego. El objetivo es reducir o eliminar los contaminantes y matar los organismos que causan enfermedades.
Cada cuerpo receptor de agua tiene límites en la cantidad de contaminantes que puede aceptar de manera segura sin degradación. Por lo tanto, cada planta de tratamiento de aguas residuales debe tener un permiso que enumere los niveles permitidos de DBO 5, sólidos en suspensión, E. coli y otros contaminantes que puede descargar. Los permisos de descarga se denominan permisos NPDES (National Pollutant Discharge Elimination System).
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Tratamiento Preliminar de aguas residuales
El cribado, la trituración y la separación de sólidos grandes y desechos de las aguas residuales es la primera etapa del tratamiento. Los palos, trapos, partículas grandes de comida, arena, grava e incluso los juguetes que se tiran por el desagüe deben retirarse de las aguas residuales para proteger las bombas y otros equipos de este tratamiento.
El equipo de tratamiento preliminar incluye cribas de barras, trituradores (versiones más grandes de trituradores de basura) y desarenadores. Por su parte, los escombros recolectados generalmente se eliminan en un vertedero.
Tratamiento primario de aguas residuales
Los tanques silenciosos se utilizan para sedimentar los sólidos y separar la grasa de las aguas residuales en la segunda etapa del tratamiento. Estas aguas se mantienen en tanques grandes durante varias horas, lo que permite que las partículas pesadas se hundan hasta el fondo y la grasa flote hacia la parte superior. Luego, los sólidos se extraen del fondo y la grasa se extrae de la parte superior y se envía para ser tratada como lodo. Las aguas residuales clarificadas fluyen a la siguiente etapa del tratamiento. Normalmente se utilizan clarificadores y fosas sépticas para proporcionar un correcto tratamiento primario.
Tratamiento secundario de aguas residuales
Los microorganismos se mezclan con las aguas residuales para proporcionar el tratamiento biológico correcto. Los microorganismos naturales se cultivan y se alimentan de los contaminantes en estas aguas. Mientras tanto, la materia orgánica se consume y el amoníaco se transforma en nitrato durante el tratamiento secundario. Aquí se utilizan tres enfoques para lograr el tratamiento secundario: película suspendida, película fija y sistemas de laguna.
Sistemas de película suspendida
En el tratamiento de película suspendida, las aguas residuales se agitan y airean con microorganismos. Eso ocurre cuando las aguas residuales clarificadas se vuelven turbias a medida que los microorganismos se van vertiendo. Durante varias horas, mezcladores y aireadores agitan la mezcla de aguas residuales/microbios a medida que se consumen la materia orgánica y el amoníaco. Luego, los microorganismos se eliminan de las aguas residuales dejando que la mezcla fluya hacia un tanque de sedimentación.
Por su parte, los microbios se hunden hasta el fondo del tanque, se recogen y se devuelven al tanque de mezcla. El agua residual limpia y tratada sale del tanque a la siguiente etapa de tratamiento. Los sistemas de película suspendida se denominan lodos activados, aireación extendida, zanjas de oxidación o reactores discontinuos secuenciales.
Sistemas de película fija
Las aguas residuales se rocían sobre rocas, arena o incluso pedazos de plástico que están cubiertos con una fina película de microorganismos. A medida que las aguas residuales fluyen sobre la película microbiana, se consumen materia orgánica y amoníaco. Los sistemas de película fija se denominan filtros percoladores, biorreactores de arena o contactores biológicos giratorios.
Sistemas de lagunas
Los estanques grandes y poco profundos recolectan y retienen las aguas residuales durante meses a medida que los microorganismos naturales consumen la materia orgánica y las estabilizan. Los sistemas de lagunas pueden airearse de forma natural o estar equipados con un aireador mecánico para remover suavemente estas aguas y asegurar un buen contacto entre los microorganismos y los contaminantes.
Tratamiento Avanzado
A veces se agregan productos químicos a las aguas residuales o procesos de tratamiento adicionales para sedimentar o eliminar el fósforo o el nitrógeno. Los productos químicos llamados coagulantes pueden ayudar a unir y sedimentar el fósforo. A veces se utilizan procesos de extracción con aire, ajuste de pH o tratamiento aeróbico/anaeróbico para eliminar el nitrógeno.
Tratamiento final
La eliminación de los organismos que causan enfermedades es la última etapa del tratamiento de estas aguas. El cloro es un desinfectante efectivo y matará a los organismos que causan enfermedades con el tiempo suficiente. Por este motivo, las plantas de tratamiento tendrán tanques con deflectores para proporcionar el tiempo de contacto necesario para que el cloro complete el proceso de desinfección. Aunque, debido a que el cloro es tóxico para la vida acuática, debe neutralizarse antes de descargarse en un cuerpo de agua. La luz ultravioleta también se utiliza en las plantas de tratamiento para la desinfección.
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Tratamiento de lodos (también llamados biosólidos)
Los lodos contienen los contaminantes eliminados en el proceso de tratamiento de aguas residuales. Los lodos primarios son los sólidos y grasas recogidos en el tratamiento primario. Los microorganismos adicionales que crecen durante el tratamiento secundario se desechan y se consideran lodos secundarios. Los precipitados de fósforo y otros contaminantes generados durante el tratamiento avanzado también son lodos.
El objetivo del tratamiento de lodos es estabilizarlo para reducir el olor; eliminar el agua para reducir el volumen; y desinfectarlo para matar los organismos que causan enfermedades. Una vez tratado, el lodo se recicla a través de la aplicación al suelo para reutilizar la materia orgánica y los nutrientes capturados durante el tratamiento de estas aguas para modificar el suelo.
Dado que los lodos no tratados contienen aproximadamente un 97 % de agua, gran parte de su tratamiento consiste en separar el agua de los sólidos. Para esto, se utilizan decantadores, filtros, secadores, prensas y centrífugas. Por otro lado, para estabilizar y reducir los olores, el lodo se digiere ya sea aireándolo durante muchos días o digiriéndolo durante algunos meses en digestores anaeróbicos que producen gas metano. En caso sea para desinfectar el lodo y matar los organismos que causan enfermedades, se agregan productos químicos cáusticos (como cal) o se calienta el lodo.
Operadores de Plantas de tratamiento de aguas residuales
El proceso de tratamiento de aguas residuales requiere una gestión cuidadosa para proteger el medio ambiente de la contaminación. Se requieren operadores capacitados y certificados para monitorear las aguas residuales entrantes, el proceso de tratamiento y el efluente final descargado.
Artículo citado: Ohio Line
