Tratamiento de aguas residuales

ETAPAS DEL TRATAMIENTO DE EFLUENTES

La operación de una Estación de Tratamiento de Efluentes (ETE) comprende básicamente las siguientes etapas: pretratamiento (rejilla y desarenado), tratamiento primario (floculación y sedimentación), tratamiento secundario (procesos de oxidación biológica), tratamiento de lodos y tratamiento terciario (pulido con agua).

1) TRATAMIENTO PRELIMINAR

Consta únicamente de procesos físicos. En esta etapa se retiran los materiales en suspensión mediante el uso de rejillas y tamices gruesos (rejillas) y se separan las aguas residuales de la arena mediante canales de arena (desarenado).

Calificación

Etapa en la que se produce la remoción de sólidos gruesos, donde se retiene material de tamaño mayor que el espaciamiento entre las barras. Existen rejillas gruesas (espacios entre 5,0 y 10,0 cm), rejillas medianas (espacios entre 2,0 y 4,0 cm) y rejillas finas (entre 1,0 y 2,0 cm) que tienen como objetivo retener el material sólido grueso suspendido en el efluente. Las principales funciones de las rejillas son: protección de los dispositivos de transporte de efluentes (bombas y tuberías); protección de las unidades de tratamiento posteriores y protección de los cuerpos receptores.

Desarenado

Etapa en la que se elimina la arena por sedimentación. Este mecanismo se produce de la siguiente manera: los granos de arena, por sus mayores dimensiones y densidad, van al fondo del tanque, mientras que la materia orgánica, que se sedimenta mucho más lentamente, queda en suspensión, pasando a las siguientes unidades.

Los propósitos básicos de la remoción de arena son: evitar abrasión en equipos y tuberías; eliminar o reducir la posibilidad de obstrucciones en tuberías, tanques, orificios, sifones, y facilitar el transporte de líquidos, especialmente el traslado de lodos, en sus distintas fases.

2) TRATAMIENTO PRIMARIO

El tratamiento primario consiste únicamente en procesos físico-químicos. En esta etapa se ecualiza y neutraliza la carga de efluentes provenientes de un tanque de ecualización y se agregan productos químicos. A continuación, se separan las partículas líquidas o sólidas mediante procesos de floculación y sedimentación, utilizando floculadores y un decantador primario (sedimentador).

Floculación

El proceso de coagulación, o floculación, consiste en la adición de productos químicos que favorecen la aglutinación y agrupamiento de las partículas a eliminar, haciendo que su peso específico sea mayor que el del agua, facilitando la decantación.

Decantación Primaria

Esta etapa consiste en la separación sólido (lodos) – líquido (efluente crudo) mediante la sedimentación de partículas sólidas.
Los tanques de sedimentación pueden ser circulares o rectangulares. Los efluentes fluyen lentamente a través de los sedimentadores, permitiendo que los sólidos en suspensión, que tienen una densidad mayor que el líquido circundante, se depositen gradualmente en el fondo. Esta masa de sólidos, denominada lodo primario crudo, puede densificarse en el pozo de lodos del decantador y enviarse directamente a digestión o enviarse a los densificadores.

Tamiz rotatorio

Dependiendo de la naturaleza y granulometría del sólido, los tamices pueden sustituir el sistema de rejilla o colocarse en lugar de los decantadores primarios. El propósito es separar sólidos con tamaños de partículas mayores que el tamaño de los orificios del tamiz. El flujo pasa a través del cilindro de rejilla móvil, desde el interior hacia el exterior. Los sólidos son retenidos por la pérdida de presión en la criba, son removidos continuamente y recogidos en baldes.

3) TRATAMIENTO SECUNDARIO

Etapa en la que se elimina la materia orgánica mediante reacciones bioquímicas. Los procesos pueden ser aeróbicos o anaeróbicos.
Los procesos aeróbicos simulan el proceso de descomposición natural, tratando eficientemente las partículas finas en suspensión. El oxígeno se obtiene por aireación mecánica (agitación) o por insuflación de aire. Los anaerobios consisten en la estabilización de residuos realizada por la acción de microorganismos, en ausencia de aire u oxígeno elemental. El tratamiento puede denominarse fermentación mecánica.

Más detalles sobre estos tratamientos se pueden encontrar en el artículo técnico “Tratamiento Biológico de Efluentes”. Como ejemplo se cita el proceso aeróbico de lodos activados.

Tanque de aireación

Tanque en el que se realiza la eliminación de la materia orgánica mediante reacciones bioquímicas, llevadas a cabo por microorganismos aeróbicos (bacterias, protozoos, hongos, etc.).
La base de todo el proceso biológico es el contacto efectivo entre estos organismos y la materia orgánica contenida en los efluentes, de tal forma que pueda ser utilizada como alimento por los microorganismos.
Los microorganismos convierten la materia orgánica en dióxido de carbono, agua y material celular (crecimiento y reproducción de microorganismos).

Decantación Secundaria y Retorno de Lodos

Etapa en la que se clarifica el efluente y se devuelven los lodos.
Los clarificadores secundarios juegan un papel fundamental en el proceso de lodos activados. Se encargan de separar los sólidos en suspensión presentes en el tanque de aireación, permitiendo la salida de un efluente clarificado, y de sedimentar los sólidos en suspensión en el fondo del decantador, permitiendo que los lodos regresen en mayor concentración.
El efluente del tanque de aireación se somete a una decantación, donde los lodos activados se separan y se devuelven al tanque de aireación. El retorno de lodos es necesario para suministrar al tanque de aireación una cantidad suficiente de microorganismos y mantener una relación alimento/microorganismo capaz de descomponer la materia orgánica de forma más eficiente.
El efluente líquido del decantador secundario puede ser desechado directamente al cuerpo receptor, puede ofrecerse al mercado para usos menos nobles, como lavado de calles y riego de jardines, o someterse a un tratamiento para su reutilización interna (ver punto 5). .

Elevación de lodos excedentes – Eliminación de lodos

Etapa en la que se elimina el exceso de lodos.
Los sólidos en suspensión, lodos que se producen diariamente correspondientes a la reproducción de las células que se alimentan del sustrato, deben ser desechados del sistema para que permanezca en equilibrio (producción de sólidos = eliminación de sólidos).
El exceso de lodos extraídos del sistema se dirige a la sección de tratamiento de lodos.

4) TRATAMIENTO DE LODOS

Espesamiento de lodos

Etapa en la que se reduce el volumen de lodos. Como el lodo contiene una gran cantidad de agua, es necesario reducir su volumen.
Esta etapa ocurre en Densificadores y Flotadores. La densificación es el proceso para aumentar el contenido de sólidos del lodo y, en consecuencia, reducir su volumen. De esta forma, unidades posteriores, como la digestión, deshidratación y secado, se benefician de esta reducción. Entre los métodos más comunes tenemos la compactación por gravedad y la flotación.
La densificación de lodos por gravedad tiene el principio de funcionamiento de sedimentación por zonas, un sistema similar a los decantadores convencionales. Los lodos espesados ​​se retiran del fondo del tanque.
En el espesamiento por flotación, se introduce aire en la solución a través de una cámara de alta presión.
Cuando la solución se despresuriza, el aire disuelto forma microburbujas que se mueven hacia arriba arrastrando consigo las escamas de lodo que se eliminan hacia la superficie.

Digestión anaeróbica

Etapa en la que se estabilizan las sustancias inestables y la materia orgánica presentes en los lodos frescos.
La digestión se realiza con los siguientes fines: destruir o reducir los microorganismos patógenos; estabilizar total o parcialmente las sustancias inestables y la materia orgánica presentes en los lodos frescos; reducir el volumen de lodos mediante los fenómenos de licuefacción, gasificación y densificación; proporcionar al lodo características favorables para la reducción de la humedad y permitir su uso, cuando esté adecuadamente estabilizado, como fuente de humus o acondicionador de suelos para fines agrícolas.
La estabilización de sustancias inestables y materia orgánica presentes en los lodos frescos también se puede realizar mediante la adición de productos químicos. Este proceso se llama estabilización química del lodo.

Acondicionamiento químico de lodos

Etapa en la que se estabiliza el lodo mediante el uso de productos químicos como: cloruro férrico, cal, sulfato de aluminio y polímeros orgánicos.
El acondicionamiento químico, utilizado antes de los sistemas de deshidratación mecánica, como filtración, centrifugación, etc., da como resultado la coagulación de los sólidos y la liberación del agua adsorbida.

Deshidratación de lodos.

Etapa en la que se elimina la humedad del lodo, mediante equipos como: centrífuga, filtro prensa o prensa de banda.
Las características de cada tipo de equipo se presentan a continuación.

Tipo de deshidratación Centrífuga Prensa de banda Filtro prensa
Humedad del lodo (%) 75 – 85 70 – 82 55 – 70
Tasa de recuperación de SS(%) 95 – 99 90 – 98 95 – 99
Ventajas Fácil control operativo y área de instalación reducida. Obtención de un lodo tratado con humedad relativamente baja, fácil seguimiento y bajo consumo eléctrico y químico. Obtención de lodos con baja humedad.
Desventajas Obtención de un lodo tratado con elevada humedad, elevado ruido de funcionamiento y elevado consumo eléctrico. Difícil controlar la inyección de productos químicos. Alto coste de instalación, difícil control operativo y alta concentración de SS inorgánicos en los lodos.

La elección entre ellos depende de las características de los lodos a tratar, de las ventajas e inconvenientes de cada equipo y del coste.

Secado de lodos

Etapa en la que se seca el lodo, mediante secador térmico.
El secado térmico de lodos es un proceso de reducción de la humedad mediante la evaporación del agua a la atmósfera con la aplicación de energía térmica, permitiendo obtener contenidos de sólidos del orden del 90 al 95%. Como resultado, el volumen final de lodo se reduce significativamente.

5) TRATAMIENTO TERCIARIO

El tratamiento terciario puede utilizarse con el objetivo de lograr una eliminación adicional de contaminantes en las aguas residuales, antes de su vertido al cuerpo receptor y/o para su recirculación en un sistema cerrado. Esta operación también se llama “pulido”.
Dependiendo de las necesidades de cada industria, los procesos de tratamiento terciario son muy diversos; sin embargo, se pueden mencionar los siguientes pasos: filtración, cloración u ozonización para eliminar bacterias, absorción por carbón activado y otros procesos de absorción química para eliminar color, reducir espuma y sólidos inorgánicos como: electrodiálisis, ósmosis inversa e intercambio iónico.

A continuación se muestra un diagrama de flujo de los procesos antes mencionados:

efluentes
Fuente: Manual de Kurita.

Cabe mencionar que Kurita cuenta con tecnología para el tratamiento de efluentes, incluyendo agentes coagulantes, floculantes, antiespumantes y resinas de intercambio iónico.

Por: Diego de Oliveira e Silva/Antonio R. P. Carvalho


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