En el presente articulo sobre el tratamiento primario secundario y terciario de aguas residuales te hablaré sobre, lo que es, sus procesos a detalle y más.
¿Qué es el tratamiento primario secundario y terciario de aguas residuales?
Tratamiento primario
El tratamiento primario de aguas residuales es el primer proceso en si dentro de las PTAR o EDAR en el tratamiento de aguas residuales como tal.
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, en el cual se realizan los siguientes procesos:
- Separación por gravedad
- centrifugas de separación
- Desarenadores
- Tanques clarificadores primarios o de sedimentación
Tanques clarificadores primarios
- 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 de Aguas Residuales
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.
Aireación
- 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
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.
- Reactor biológico de membranas: mezcla un tratamiento biológico con la filtración por membranas.
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.
Tanques clarificadores secundarios
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 de aguas residuales
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.
- 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 primario secundario y terciario de aguas residuales sus procesos a detalle
A continuación te explicamos a detalle los procesos del tratamiento primario secundario y terciario de aguas residuales juntos a los subprocesos.
Tratamiento primario
Separación por gravedad
Se encarga de remover el material particulado y sedimentos del agua mediante la reducción de la velocidad del caudal.
Con lo que las partículas más pesadas se asienten en el fondo, gracias a esta disminución de velocidad que puede llegar a ser de 30 cm/s.
Centrífugas de separación
Estas centrífugas de separación se encargan de remover las partículas sólidas por medio de grandes remolinos en forma de cono.
Las bombas mueven el agua y mientras gira, las partículas más pesadas van al exterior para ser desaguadas en una transportadora de rosca o un mecanismo de rastrillo.
Desarenadores
Los desarenadores son estructuras hidráulicas que se encargan de remover las partículas de cierto tamaño, hay diferentes tipos de desarenadores.
Los mas comunes son los desarenadores detritus de flujo vertical, estos son de un flujo va desde la parte inferior hacia arriba.
Estas partículas se van sedimentando mientras el agua sube, pueden ser de diferentes formas circulares, cuadrados o rectangulares.
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
La coagulación no es más que la agrupación de partículas finas para formar otras más grandes, es altamente utilizado el sulfato de aluminio y el cloruro de hierro.
También se emplean algunos polímeros orgánicos y materiales de arcilla para estimular este proceso, gracias a esto las partículas más grandes son más fáciles de retirar.
Floculación
La floculación es la recolección de partículas pequeñas por medio del flóculo, las cuales son partículas más grandes son un material esponjoso de una superficie más grande y ayuda atrapando partículas más pequeñas en su superficie.
Esto es ayudado por medio de las paletas rotantes y los escalones que realizan el mismo movimiento de rodillo.
Flotación
La flotación se lleva a cabo por medio de burbujas pequeñas de aire adhiriéndose a la materia suspendida en el agua residual que va rotando suavemente, esta materia luego va a la superficie para su posterior remoción.
Evacuación de lodos activados
La evacuación de lodos se lleva a cabo por medio de una serie de restregadores en un sistema impulsado por una cadena rotatoria sinfín las cuales pasan por el fondo y las paredes del tanque, luego el lodo activado es bombeado hacia el sistema de tratamiento de lodos.
Evacuación de la capa superficial de impurezas (Scum)
Esta capa superficial de impurezas es dirigida a una cavidad para su eliminación, por medio de los mismos restregadores mencionados anteriormente, para luego ser evacuados.
Otro sistema utiliza grandes depuradores o boquillas rociadoras de agua, las cuales pasan por la superficie del tanque empujando la capa superficial de impurezas hacia un vertedero de eliminación.
Tratamiento secundario
A continuación te explicamos a detalle los procesos del tratamiento primario secundario y terciario de aguas residuales:
Difusión de aire
Aireación dispersada
Se basa en el envió de amplios volúmenes de aire de baja presión en estas aguas residuales, el movimiento del aire crea la circulación de estas aguas las cuales son aireadas en forma pareja.
Turbina a motor
Se encarga de dispersar el aire hasta el fondo del tanque por debajo de paletas accionadas por un motor que rompen las burbujas y son mezcladas con esta agua.
Esparcidor
Se basa en chorros de aire de alta presión en un recipiente circular al fondo del mismo, con el que se inicia el movimiento del agua el cual se encarga de dispersar el aire.
Aireador de superficie
Consiste en una turbina para levantar una columna de agua residual desde el fondo del tanque, en algunos casos estos tanques se encuentran cubiertos, esto acelera la aireación pero se necesita de un buen sistema de aireación.
Digestión
Digestión anaerobia
La digestión anaerobia se encarga de la estabilización la cual se da mediante un procedimiento biológico que permite la degradación de la materia orgánica a través de la fermentación por medio de microorganismos en un contenedor cerrado en ausencia de oxigeno.
Este proceso es lento deben regularse condiciones de temperatura, pH, tiempo de duración, para que las bacterias metabolicen la materia orgánica.
El lodo en el digestor debe estar a 35°C, esto se logro llevando los lodos hacia un intercambiador de calor, el cual es alimentado por el biogas (metano) producido por la digestión.
Digestión aerobia
Al igual que la digestión aerobia lo que busca es el estabilizar los lodos activados pero en este caso es por aireación, de esta manera destruye los sólidos. Se aplica en pequeñas instalaciones, el tiempo en que se da la aireación puede ser entre 10 y 20 días, según la temperatura.
Reactor biológico de membranas
El MBR posee dos partes fundamentales, las cuales son la responsable de la degradación microbiológica y la filtración, cuyas membranas se pueden encontrar al interior del reactor biológico o al exterior, en este caso el efluente debe ser bombeado hacia las membranas.
Este sistema puede ser implementado en plantas de tratamiento de agua ya existentes, específicamente en el tratamiento secundario de aguas residuales, el MRB se caracteriza por ahorrar hasta un 70% del espacio.
Presentándose como una solución viable a los espacios cortos que se tiene especialmente en las grandes urbes y cuya población va creciendo de forma exponencial.
Tratamiento terciario
A continuación te explicamos a detalle los procesos del tratamiento primario secundario y terciario de aguas residuales:
Intercambio iónico
Se emplea el uso de resinas de intercambio iónico, con las que se busca retener sobre su superficie iones disueltos en el agua, permanecen temporalmente unidos sobre la superficie, es usado en la eliminación de sales en bajas concentraciones.
Adsorción
Este proceso se basa en la captación de sustancias solubles en la superficie de un sólido, se utiliza para eliminar fenoles, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, etc., al igual que para eliminar el olor, color y sabor.
Como todos conocemos o hemos escuchado en algún momento el adsorbente más utilizado o común es el carbón activado o activo.
Microfiltración y ultrafiltración
Se basa en la separación por el tamaño de poro de la membrana lo que determina hasta que grado son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los microorganismos.
- 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
Se basa en la aplicación de una presión superior a la osmótica, provocando el paso del agua, de la disolución más concentrada a la más diluida hasta llegar a un nuevo equilibrio, ayuda a eliminar la mayor parte de las sales del agua.
Desinfección
Cloración
Consiste en la adición adecuada de cloro libre para evitar la proliferación de microorganismos para su reutilización.
Existen varias formas pueden pasar por un sistema automático de medición y control de la dosificación de cloro mediante sonda o dosificación de cloro proporcional al caudal por medio de la instalación de un contador-emisor de impulsos.
La cloración es el método de desinfección más sencillo y económico para el tratamiento terciario de aguas residuales mediante el uso de hipoclorito de sodio.
Radiación Ultravioleta (luz ultravioleta)
Este procedimiento es inmediato e incluso más efectivo que la cloración, no necesita de depósitos de contacto la desinfección es instantánea gracias al paso de agua por el equipo de tratamiento ultravioleta, optimo para espacios reducidos.
Es importante que la filtración haya sido totalmente eficiente en la eliminación de turbidez y así obtener una mayor eficiencia de la luz ultravioleta.
Ozonización
El ozono posee características de oxidante y desinfectante el cual actúa a una velocidad superior a la de la cloración, se requiere un aproximado de tres minutos para asegurar la desinfección.
Flujos de descarga
El flujo de descarga es un proceso muy importante dentro del tratamiento terciario de aguas residuales, para la reutilización del agua.
Bombeo efluente
El uso de bombas pueden no ser necesarias si se encuentra en una lugar en el que la gravedad sea un aliado, sin embargo, si se encuentra lejano al punto de descarga es necesaria el uso de bombas estas pueden ser de tipo hélice, de carcasa dividida o de tipo sumergible.
Generación de energía hidroeléctrica
La descarga de las plantas tratadoras de aguas residuales podrían pasar por una turbina hidroeléctrica, lo cual generaría electricidad adicional para su propio uso o incluso vender a la compañía eléctrica local.
Ventajas y desventajas
Dentro de las ventajas de manejar los tratamientos terciarios es la adecuada entrega de aguas purificadas al medio ambiente, la seguridad de que el agua de consumo humano no tendrá repercusiones en nuestra salud, tratar de asegurar el abastecimiento de este bien que cada vez es más escaso y vital para nuestra sobrevivencia.
La mayor desventaja del tratamiento terciario son los elevados costos para realizarla, además de que dependiendo del tratamiento a seguir, este podría llegar a ocupar extensiones considerables de terreno en base a la relación con el aumento de la población.
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