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Tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales (modelos)

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plantas de tratamiento de aguas residuales

En el presente articulo te explicaremos sobre lo que es o son las plantas de tratamiento de aguas residuales, como funcionan, como hacer incluso caseras, o como por ejemplo.

Para casa habitación, condominios, poblaciones pequeñas, hospitales, casas, zonas rurales, zonas rurales o la agricultura.

plantas de tratamiento de aguas residuales
Imagen de plantas de tratamiento de aguas residuales

¿Qué son las plantas de tratamiento de aguas residuales?

Una (PTAR) o plantas de tratamientos de aguas residuales es un sistema o serie de procesos ya sea mediante procesos físicos, químicos y biológicos, dependiendo del uso que se le quiera dar y de las condiciones en las que se encuentre, con los que se busca retirar o remover los sólidos contenidos en el agua a tratar.

Seguido de la reducción de la materia orgánica, diferentes contaminantes presentes y el restaurar la presencia de oxígeno.

Con el que se busca llegar a remediar el agua para tratar de que esta obtenga sus condiciones iniciales, o la más cercano a las condiciones iniciales, para el cumplimiento de la normativa ambiental vigente correspondiente a su respectiva jurisdicción y uso.

¿Cómo funcionan las plantas de tratamiento de aguas residuales?

Las plantas de tratamiento de aguas residuales poseen 4 sistemas en los cuales se tiene el pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y el tratamiento terciario.

Dependiendo del uso que se quiera dar de esta agua tratada e incluido sus características y composición de contaminantes se puede emplear una gran variedad de alternativas, hasta el sustituir o no realizar alguno.

De los procesos como podría ser el pretratamiento en el caso de no tener sólidos de gran volumen, a continuación veremos como funcionan cada proceso y cuales son los objetivos que buscan cada una de ellas.

Pretratamiento

El proceso del pretratamiento en las plantas de tratamiento de aguas residuales empieza con el caudal de ingreso del agua a tratar y se retira entre el 40 y el 60% de sólidos, este pretratamiento es de carácter totalmente mecánico.

Tratamiento primario

En el tratamiento primario se caracteriza por sus tanques clarificadores, el propósito de este proceso es retirar la mayor cantidad de turbidez posible, así también como partículas sólidas y materiales flotantes.

Ya que estos contaminantes ocasionarían problemas en la eficiencia de los demás procesos de los tratamientos posteriores, es altamente utilizado el sulfato de aluminio y el cloruro de hierro.

Tratamiento secundario

El siguiente proceso en las plantas de tratamiento de aguas residuales es el tratamiento secundario el que se basa en un tanque o clarificador secundario, el mismo que recibe las aguas residuales del clarificador primario.

En este proceso se retira aún más sólidos del agua aproximadamente el 90% de los contaminantes, esta limpieza es también de un carácter biológica, en los que se realiza procesos de digestión ya sea anaerobia, aerobia o combinada.

Tratamiento terciario

En este proceso de las plantas de tratamiento de aguas residuales como es el tratamiento terciario, es el más completo para purificar estas aguas residuales, sin embargo no ha llegado a ser ampliamente empleado por tener un alto costo o precio.

Este tratamientos terciarios busca eliminar la carga orgánica residual y otras sustancias contaminantes restantes de los anteriores procesos, como por ejemplo, los nutrientes, fósforo y nitrógeno.

Este tratamiento se basa en un proceso físico-químico el cual emplea la precipitación, la filtración o la cloración para reducir la cantidad de nutrientes inorgánicos, como los fosfatos y nitratos.

Tratamiento de productos obtenidos en las plantas de tratamiento de aguas residuales

Hay diversos productos resultantes de las plantas de tratamiento de aguas residuales, estos deben ser dispuestos de una manera eficiente y ambientalmente segura.

En el que se busca lograr el retiro de organismos causantes de enfermedades, quitar los malos olores, secar para reducir la masa a evacuar y la reutilización de estos productos.

Tratamiento de lodos activados

Los lodos resultantes del tratamiento primario o producidos en las plantas de tratamiento de aguas residuales, son el material evacuado o resultante del fondo de los tanques de sedimentación primaria y secundaria, también conocidos como clarificadores.

Así como también de los sistemas de filtración biológica y de algunos tipos de tanques de aireación, estos poseen componentes orgánicos del agua residual, al igual que diversos tipos de microorganismos.

Lo que se busca con el tratamiento de lodos es reducir su volumen y estabilizar los sólidos antes de su posterior eliminación final.

Este proceso abarca lo que es el espesamiento, digestión y deshidratación, su disposición final puede ser por medio de la incineración, relleno sanitario, uso en fertilización o incluso la eliminación en el mar.

Diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales

Para el diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales, se debe tomar en cuenta varias consideraciones, la principal como ya lo hemos dicho la caracterización o composición de contaminantes en el agua los cuales se puede ver más a fondo en los parámetros físicos y químicos.

Además es de suma importancia el tratamiento biológico ya que estas aguas residuales tienen una elevada carga de materia orgánica.

Además se debe considerar en la construcción sus diferentes alternativas como la ubicación, los aspectos financieros o costos, la parte social, la proyección de aumento poblacional y de territorio, impactos ambientales producidos por la obra como en cualquier otro proyecto los cuales son analizados en la matriz de Leopold.

Como hacer una planta de tratamiento de aguas residuales y sus partes

Pretratamiento

El proceso del pretratamiento en las plantas de tratamiento de aguas residuales empieza con el caudal de ingreso del agua a tratar a través de un Parshall y posteriormente pasa por un sistema de rejillas (cribas), el cual retiene solidos de gran tamaño.

  • Pozo de muy gruesos
  • Cribas o rejillas
  • Desarenador – Desengrasador

Tratamiento primario

Dentro de las plantas de tratamiento de aguas residuales tenemos un proceso llamado tratamiento primario el cual se lleva a cabo a través de:

  • Separación por gravedad
  • centrifugas de separación
  • Desarenadores
  • Tanques clarificadores primarios o de sedimentación

Tanques clarificadores primarios o de sedimentación

Estos tanques clarificadores son receptores circulares o rectangulares que contienen el agua residual por varias horas.

Pueden ser de concreto o de acero, con la finalidad de que las partículas más pesadas que producen los lodos activados se asienten en el fondo.

Además de que los residuos flotables, obviamente más ligeros como la grasa y el cabello se superpongan en la superficie.

  • Coagulación: agrupación de partículas finas (sulfato de aluminio y el cloruro de hierro).
  • Floculación: recolección de partículas pequeñas por medio del flóculo
  • Flotación: por medio de burbujas
  • Evacuación de lodos activados: restregadores
  • Evacuación de la capa superficial de impurezas (Scum): grandes depuradores o boquillas rociadoras de agua

Tratamiento secundario

Dentro de las plantas de tratamiento de aguas residuales tenemos un proceso llamado tratamiento secundario el cual se lleva a cabo a través de:

Aireación

Dentro de la aireación tenemos varias alternativas con las que podemos realizar este proceso:

  • Aireación dispersa: amplios volúmenes de aire de baja presión
  • Turbina a motor: aire hasta el fondo del tanque por debajo de paletas
  • Esparcidor: aire de alta presión al fondo
  • Aireador de superficie: turbina para levantar una columna de agua desde el fondo

Tanques clarificadores secundarios o de sedimentación

Se basa en la combinación de la aireación en el tanque en la parte superior, mientras que el asentado de lodos será en el fondo.

El lodo activado es fundamental en el proceso de aireación, ya que este es rico en microorganismos el cual ayuda en la descomposición de materia orgánica y formación de flóculos, con lo que se evacuan los sólidos, aceites y otros desperdicios, el lodo producido tiene muy poca materia orgánica.

Tratamiento terciario

Dentro de las plantas de tratamiento de aguas residuales tenemos un proceso llamado tratamiento terciario el cual se lleva a cabo a través de:

  • Intercambio iónico: uso de resinas, elimina sales en bajas concentraciones
  • Adsorción: atrapa sustancias solubles en la superficie de un sólido (carbón activado), eliminar fenoles, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, olor, color y sabor.
  • Microfiltración: poro de 0.1 y 10 μm. óptimos para retirar partículas de un diámetro superior a 0.1 mm.
  • Ultrafiltración: Retiene moléculas cuyo tamaño esta entre 0.001 y 0.1 μm.
  • Ósmosis inversa: paso del agua, de la disolución más concentrada a la más diluida

Desinfección

  • Cloración: cloro libre para evitar la proliferación de microorganismos (hipoclorito de sodio)
  • Radiación ultravioleta (luz ultravioleta): desinfección es instantánea
  • Ozonización: Ozono características de oxidante y desinfectante tres minutos para asegurar la desinfección

Flujos de descarga

  • Bombeo efluente: si se encuentra lejano al punto de descarga
  • Generación de energía

Tratamiento de productos obtenidos en las plantas de tratamiento de aguas residuales

Dentro de las plantas de tratamiento de aguas residuales tenemos un proceso llamado tratamiento de productos obtenidos el cual se lleva a cabo a través de:

Filtrados

En el área de cribas se puede llegar a recolectar desechos como las maderas, trapos, plásticos, y otros desechos de casas y jardines, por lo que es necesario el uso de varias alternativas como son:

  • Moledoras: cabeza giratoria equipada con cuchillas
  • Pulverizador: barras de tambor giratorio con una peineta cortadora
  • Desaguar: transportadora plana o de rosca
  • Eliminación: en rellenos sanitarios

Partículas sólidas

Por lo general son las arenas, residuos de metal, cáscaras de huevo y granos de café para lo cual se utiliza varias alternativas factibles como son:

  • Desaguar
  • Eliminación
  • Tornillo sin fin

Tratamiento de lodos activados

Dentro de las plantas de tratamiento de aguas residuales tenemos un proceso llamado tratamiento de lodos activados el cual se lleva a cabo a través de:

Espesamiento

Ya que el contenido de agua en los lodos es alto aproximadamente del 95% se requiere del espesamiento de los mismos el cual consiste en reducir el volumen de los lodos mediante la eliminación parcial de esta agua, del cual tenemos diferentes alternativas para el espesamiento:

  • Espesamiento por gravedad: decantador
  • Espesamiento por flotación: aire a presión en el agua
  • Espesamiento mediante métodos mecánicos: centrifugas espesadoras, espesadores rotativos, etc.

Digestión

  • Digestión anaerobia: en ausencia de oxigeno a 35° C en el digestor.
  • Digestión aerobia: en presencia de oxigeno, aireación de 10 a 20 días.

Ventajas y desventajas de un sistema anaerobio frente a un aerobio

Ventajas
  • Falta de adición de oxígeno lo que abarata costos.
  • Reduce los lodos en mayor cantidad.
  • Produce metano el cual se puede utilizar para la generación de energía.
  • La energía requerida para el tratamiento de las aguas residuales es muy baja.
  • Se puede adaptar a cualquier tipo de residuo industrial.
  • Se pueden cargar los digestores con grandes cantidades de materia.
Desventajas
  • Es un proceso más lento que el aerobio.
  • Es más sensible a tóxicos inhibidores.
  • La puesta a punto del sistema necesita de largos periodos.
  • Por lo general se requiere de mayor cantidad de lodos a degradar para el buen funcionamiento.

Secado

  • Lechos o Eras de secado: superficie al aire libre con un buen drenaje, capas de 20 a 30 cm reduce el 40% de humedad
  • Filtros de banda
  • filtros prensa
  • Centrifugación

Línea de gas

Gracias a la digestión anaerobia, se produce un gas (biogás), el cual tiene metano de un 65 a 70%, el porcentaje restante es de gases inertes y la mayor parte de este restante es dióxido de carbono.

  • Depuradores de gases: tanques de agua con deflectores
  • Almacenamiento de gas: posterior quema in situ

Eliminación

Los lodos pueden ser enviados a rellenos sanitarios, en algunos casos pueden ser usados para acondicionamiento de suelos o fertilización.

Incineración

La incineración es usado ya que el calor elimina toda la humedad y la materia orgánica, mediante el uso de este sistema se puede generar electricidad.

Control odorífero

Los gases nocivos y aire pútrido generado es bombeado a una construcción cerrada donde es depurado con una variedad de químicos y filtración de carbón activado.

Como hacer una planta de tratamiento de aguas residuales casera

Las plantas de tratamientos de aguas residuales caseras, no son más que lo que se conoce como fosa séptica o pozo séptico, es recomendable que antes pase por una trampa de grasas.

La fosa o poza séptica no es más que un tanque dividido en el cual van sedimentando los sólidos, no requiere de un gran conocimiento en ingeniería para su construcción.

fosa
Imagen de una fosa séptica

También es opcional la construcción de un pozo de absorción el cual recoge posibles infiltraciones del tanque séptico, otra alternativa opcional para la infiltración es la construcción de una zanja de infiltración o campo de riego.

Otra alternativa es una zanja de arena filtrante, para estos casos de infiltraciones, finalmente después de este sistema se debe ubicar una caja de revisión o caja de registro.

Plantas de tratamiento de aguas residuales para casa habitación, condominios, hospitales, casas y hoteles

Para lugares relativamente muy pequeños como son casas, condominios, hospitales y hoteles no es necesaria la implementación de las enormes plantas de tratamiento de aguas residuales como las que vimos anteriormente.

Se puede implementar fosas sépticas como en el caso de casas u hoteles relativamente pequeños debido a la baja ocupación de clientes en los hoteles pequeños y en casas por su pequeño número de ocupantes o habitantes.

Sin embargo, para hoteles más grandes, condominios u hospitales se podría implementar otras alternativas como son los humedales artificiales y lagunas de oxidación, dependiendo del espacio que dispongas.

Plantas de tratamiento de aguas residuales para poblaciones pequeñas

Para poblaciones pequeñas, zonas rurales y la agricultura no es estrictamente necesaria la implementación de plantas de tratamiento de aguas residuales como las que vimos anteriormente.

Esta competencia y decisión es correspondiente de cada gobierno local, sin embargo se debe tomar en cuenta debido al crecimiento poblacional.

Dentro de las grandes opciones son las ya mencionadas antes como los humedales artificiales y lagunas de oxidación.

Preguntas frecuentes

¿Qué hacer si la unidad arroja solventes, grasa, jabón, etc. al tanque sedimentados?

Dependiendo el oxigeno disuelto con los tiempos de aireación y si se descarga aceite, la PTAR debe tener un separador de grasas y aceites, aparte un tanques de homogenización y ecualizadores (EQ).

Donde se pueda dosificar el agua para la PTAR, esto es a grandes rasgos, hay muchas cosas que se pueden hacer para que el agua salga de buena calidad, hasta de una unidad nefelométrica de turbidez (NTU) de 10 a 20 claro si es la planta de lodos activados.

¿Qué hacer para bajar la demanda química de oxígeno (DQO)? 

Necesitas hacer un balance de carga orgánica por día y la capacidad de tratamiento la planta, lo más seguro es que esta desfasado o falta de bacterias para su eficiencia de remoción.

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