TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES La depuración de aguas residuales, tanto urbanas como industriales puede tener cuatro fases: a) PRE-TRATAMIENTO Eliminación de los objetos de gran tamaño que son arrastrados junto con las aguas, como maderas, plásticos, arenas Sirve fundamentalmente para proteger a los equipos de las siguientes fases y su sedimentación en los conductos. Se utilizan fundamentalmente rejas, desarenadores y dilaceradores. a.1) Desbastado Eliminación de sólidos gruesos (maderas, trapos, plásticos ) mediante retención y posterior extracción. Se realizan mediante rejas o tamices. Su suelen instalar en el canal de entrada a la planta, formados por barras paralelas separadas entre si por un espacioo menor que el diámetro o tamaño de las partículas a separar, y en general formando un ángulo de 30 a 80º con respecto a la superficie del efluente. La limpieza de la reja puede llevarse a cabo de manera manual o de forma automática, depositándose los objetos en un cesto perforado que va goteando el agua sobre el canal de entrada. La separación de las rejas suele ser de 5-10 cm para las rejas manuales y de 1-5 cm para las automáticas. En cuanto a los tamices, la separación suele ser de 10-1500 micrómetros. En general, en aquellas plantas cuyo nivel está por encima del nivel del efluente, existen tornillos sin fin para poder elevar las aguas de forma que así se van quedando los objetos de gran tamaño en el nivel inferior. Estos objetos voluminosos suelen depositarse en el pozo de gruesos, desde donde se inicia el tratamiento, haciendo pasar las aguas a través de rejas o elevándolas mediante tornillos sin fin al nivel del proceso. La función de los pozos es recoger parte de los sólidos de mayor tamaño que son retirados periódicamente mediante palas bivalvas. a.2) Dilaceración Dispositivo mecánico con discos cortantes que trituran los sólidos gruesos. Debe proporcionar un tamaño de partícula más o menos uniforme pero que no entorpezca la operación de las instalaciones situadas aguas abajo. a.3) Desarenado Separa la arena arrastrada que se encuentra en suspensión en el efluente. La arena desgasta las bombas y los conductos de presión, dificulta la eliminación y digestión de los lodos separados en los tanques de sedimentación. Puede retener también otros materiales como cáscaras de huevo, pedazos de hueso, granos de café, residuos de comidas Puede ser de dos tipos:
? Desarenador de flujo horizontal Consiste en un tanque o conjunto de canales de sedimentación proyectados para mantener un caudal de agua cercano a 0,3 m/s, consiguiendo la separación de partículas pesadas de diámetro superior a 0,2 mm. La profundidad va a depender del tiempo que tarda la partícula en alcanzar el fondo del tanque y de la capacidad de acumulación deseada (a su vez en función del método utilizado para vaciar la arena del desarenador). Presenta el problema del arrastre de la materia orgánica que se separa junto a la arena, que al descomponerse da lugar a malos olores. Por ello suelen lavarse, recogiéndose el agua de lavado para su inclusión en el tratamiento. Un sistema mejorado consiste en un elemento mecánico que remueve el fondo suavemente y luego se eleva la arena por un lateral del tanque, dejándola caer sobre una rampa por donde se desliza hasta llegar de nuevo al fondo. Así la arena está más limpia.? Desarenador aireado Permite trabajar a caudales mayores, obteniéndose una arena bien lavada. Se inyecta aire, proporcionando una circulación de las aguas en forma de espiral a través del tanque, aumentando así su longitud teórica. El fondo de los aireadores tiene una pendiente pronunciada que acaba en un canal pronunciado, sobre el cual pueden instalarse diferentes mecanismos de vaciado. a.4) Homogeneización La caracterización del efluente puede variar durante el día, haciendo necesarios diversos ajustes de los parámetros de funcionamiento de la planta de tratamiento. Hay dos tipos:? Homogeneización en línea: el tanque de homogeneización está localizado en la misma dirección del flujo de las aguas, pasando por él la totalidad el caudal.? Homogeneización en derivación o paralelo: el tanque está separado del flujo de corriente principal, desviando a éste las aguas que excedan del caudal medio diario. a.5) Mezclado Se lleva a cabo en cualquiera de las fases del tratamiento. Se realiza para mezclar reactivos químicos y gases con el agua residual, y para mantener los sólidos en suspensión. El mezclado de un líquido puede realizarse entre otros sistemas, aprovechando el régimen turbulento de vehiculación: resaltes hidráulicos de canales, tubos tipos ventura, conducciones, bombas; o por turbulencia inducida: recipientes con ayuda de elementos mecánicos, como pueden ser agitadores o, chorros de gas o líquido. Destacan la mezcla de cloro o hipoclorito sódico, para la desinfección, adición de coadyuvantes de filtración, adición de floculantes o ajuntes de ph. b) TRATAMIENTO PRIMARIO
Separación por medios físicos y a veces complementados con químicos, de los sólidos en suspensión no retenidos en el tratamiento previo, así como de las sustancias flotantes y aceites. Son, entre otras, la sedimentación, la floculación y la flotación. b.1) Sedimentación. Tanques de decantación El objeto de este tratamiento es básicamente la remoción de los sólidos suspendidos y DBO en las aguas residuales, mediante el proceso físico de asentamiento en tanques de sedimentación. Consiste en la utilización de las fuerzas de gravedad para separar una partícula de densidad superior a la del líquido hasta una superficie o zona de almacenamiento. Es necesario que la fuerza de gravedad tenga un valor suficientemente elevado en relación a los efectos antagonistas: efecto de turbulencias, rozamiento, repulsión electrostática, corrientes de convección Es una de las operaciones unitarias mas utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. El propósito fundamental es obtener un efluente clarificado, pero también es necesario producir un fango con una concentración de sólidos que pueda ser tratado con facilidad. En algunos casos, la sedimentación es el único paso en el tratamiento que se somete el agua residual. En una planta típica la sedimentación se efectúa en tres pasos:? Desarenadores: en donde la materia orgánica se elimina.? Sedimentadores primarios, que preceden al reactor biológico en donde los sólidos orgánicos y otros se separan.? Sedimentadores secundarios, que siguen al reactor biológico, en los cuales el lodo biológico se separa del efluente tratado. La sedimentación puede ser una sedimentación libre: sedimentación de partículas discretas en una suspensión de sólidos de concentración muy baja. Las partículas se depositan como entidades individuales y no existe interacción significativa con las partículas más próximas. Un ejemplo típico es una suspensión de partículas de arena. O puede ser una sedimentación de una suspensión diluida de partículas que se agregan, o floculan durante la sedimentación. Para determinar las características de sedimentación de una suspensión de partículas puede utilizarse una columna de sedimentación, en los cuales los orificios de muestreo deben colocarse a una distancia alrededor de 0.5 m. La solución con materia suspendida se introduce a la columna de tal modo que se produzca una distribución de los tamaños de las partículas en todo el tubo. La temperatura durante el proceso es uniforme a lo largo de todo el ensayo, a fin de eliminar las corrientes de convección. La sedimentación deberá tener lugar en condiciones de reposo. A distintos intervalos de tiempo, se retiran las muestras de los orificios y se analizan para ver el número de sólidos en suspensión. En los sistemas que tienen gran cantidad de sólidos en suspensión, además de los otras tipos de sedimentación, suele producirse una sedimentación zonal y por compresión. Debido a las características hidráulicas del flujo alrededor de las partículas y de las fuerzas interparticulares, aquellas depositan como una zona o "en capa", manteniéndose la posición relativa entre ellas. Conforme esta zona va sedimentando se produce un
volumen de agua relativamente clara por encima de la región de sedimentación zonal, consiste en un escalonamiento de concentración de sólidos hasta que se encuentren la región comprimida. A medida que se prosigue la sedimentación, comienza a formarse en el fondo del cilindro una capa de partículas comprimidas. Las partículas de esta región forman una estructura en la que existe un contacto físico entre las mismas. Cuando se forma la capa de compresión, las regiones que tienen las concentraciones de sólidos cada vez menores que las halladas en la región de compresión se van desplazando hacia la parte superior. Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un depósito de sedimentación donde se depositan los materiales orgánicos, que son retirados para su eliminación. El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO 5 y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión. La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de tratamiento industrial incorporando procesos llamados coagulación y floculación químicas al tanque de sedimentación. La coagulación es un proceso que consiste en añadir productos químicos como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico o polielectrolitos a las aguas residuales; esto altera las características superficiales de los sólidos en suspensión de modo que se adhieren los unos a los otros y precipitan. La floculación provoca la aglutinación de los sólidos en suspensión. Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos en suspensión. b.2) Flotación Se suelen utilizar para separar sólidos y líquidos no miscibles de baja densidad. Se trata de arrastrar con finas burbujas de aire los productos en suspensión hacia la superficie de la corriente a fin de que desde allí sean eliminados por arrastre.? Flotación por disolución de aire: se inyecta aire en la línea de alimentación de la cámara de flotación. Previo a esto la mezcla debe pasar por un tanque de homogeneización presurizado, desde dónde se libera continuamente a través de una válvula reguladora de presión, de forma que al salir el aire se expande de nuevo en forma de pequeñas burbujas que arrastrarán el producto hacia la superficie de la cámara de flotación. A veces el aire se inyecta a una recirculación del flujo de salida de la cámara de flotación, introduciéndose la mezcla aire-recirculación en la conducción de entrada. Este sistema tiene como ventaja el ser menos agresivo y minimizar la formación de emulsiones.? Flotación por inyección de aire: se inyecta el aire directamente en la cámara de flotación similarmente a la operación que vimos en el desarenador aireado.? Flotación por vacío: se usa el propio aire disuelto en el efluente, o se permite su entrada a través de un orificio practicado en la aspiración de la bomba de vehiculación de la línea de alimentación. El tanque de flotación se mantiene cerrado, con un vacío parcial en su interior que provoca la migración del aire disuelto en forma de burbujas diminutas.
Para facilitar la flotación es frecuente usar productos químicos coagulantes o sílice activada, que se introducen en la línea de alimentación previo a la inyección de aire. b.3) Floculación Se trata de la formación de aglomerados (flóculos) por unión de las partículas en suspensión existentes en el seno de un líquido. La floculación aumenta la velocidad de sedimentación en los sólidos en suspensión y mejora los procesos de filtración al incrementar el tamaño de las partículas. La separación de las partículas suspendidas mejora la claridad, el color, olor y sabor de las aguas. También disminuye la proporción de sólidos en suspensión y de la DBO a la salida del decantador primario. Debido a que es necesario obtener velocidades de sedimentación altas, se suele mejorar el resultado obtenido por el control del ph mediante la adición de agentes coagulantes (sales de hierro o aluminio, destacando la alumbre, el aluminato sódico, el sulfato ferroso y los coagulantes férricos), que aportan aniones y cationes de gran tamaño facilitando la precipitación al asociarse con las partículas en suspensión.? También se encuentran los coadyuvantes de floculación o floculantes, polímeros orgánicos solubles mediante grupos funcionales que se disocian en el agua dando iones de carga elevado y alto peso molecular. Pueden ser aniónicos (carboxílicos, sulfónicos, fosfóricos ), catiónicos (aminas cuaternarias, fosfaminas, sulfaminas ) y no iónicos (polioalcholes, poliéteres, poliamidas ). El floculador suele ser un tanque de hormigón de sección horizontal con un agitador que remueve el agua a una velocidad determinada (la adecuada para permitir el contacto entre las partículas para facilitar su aglomeraciónm pero no lo demasiado fuerte como para que se separen de nuevo). Algunos agitan por inyección de aire. c) TRATAMIENTO SECUNDARIO Eliminación de la materia orgánica biodegradable. Consiste en propiciar el crecimiento de microorganismos que se alimentan de la materia orgánica, de forma que la transforman microorganismos insolubles y fáciles de eliminar. Se denomina tratamiento biológico. Puede producirse en tanques de estabilización, tanques de aireación, percolación, lodos activos y digestores anaeróbicos. Los microorganismos que intervienen son muy variados. Se pueden clasificar como:? Microorganismo primarios: bacterias (aerobias, anaerobias y facultativas) y algas unicelulares, capaces de metabolizar la mayoría de la materia orgánica.? Hongos y algas multicelulares no fotosintéticos. Los hongos pueden metabolizar casi todos los compuestos orgánicos y su rendimiento es superior al de las bacterias a ph inferiores a 6 yen déficit de nitrógeno o de oxígeno, aunque en condiciones ambientales óptimas no pueden competir con las bacterias.
? Algas fotosintéticas: no consumen directas de la materia orgánica, pero al generar oxígeno por la fotosíntesis consumiendo dióxido de carbono, amoniaco y fosfatos, colaboran en el mantenimiento de un medio aerobio.? Animales microscópicos: se alimentan de bacterias, con lo que intervienen en la clarificación de las aguas. Los microorganismos se obtienen de los lodos producidos en el tratamiento biológico, por lo que no es necesario desarrollar cultivos. c.1) Procesos de tratamiento anaeróbico con cultivos en suspensión c.1.1) Lodos activos Fue desarrollado en Inglaterra en 1914 por Andern y Lockett y fue llamado así por la producción de una masa activada de microorganismos capaz de estabilizar un residuo por vía aeróbica. En la actualidad se usan muchas versiones del proceso original, pero todas ellas son fundamentalmente iguales. En el proceso un residuo se estabiliza biológicamente en un reactor bajo condiciones aeróbicas. El ambiente aeróbico se logra mediante el uso de aireación por medio de difusores o sistemas mecánicos. Al contenido del reactor se le llama líquido mezcla. En el proceso de lodos activados, las bacterias son los microorganismos más importantes, ya que estos son la causa de descomposición de la materia orgánica del efluente. En el reactor parte de la materia orgánica del agua residual es utilizada por las bacterias aeróbicas con el fin de obtener energía para la síntesis del resto de la materia orgánica en nuevas células. Otro tipo de microorganismos igualmente de importantes son los protozoos y rotíferos que actúan como depurificadores de los efluentes. Los protozoos consumen las bacterias dispersas que no han floculado y los rotíferos consumen partículas biológicas que no hallan sedimentado. El sistema por tanto consiste en desarrollar un cultivo bacteriano disperso en forma de flóculo alimentado con el agua a depurar. La agitación evita sedimentos y homogeniza la mezcla de los flóculos bacterianos y el agua residual.después de un tiempo de contacto, 5-10 horas, el líquido mezcla se envía a un clarificador (decantador secundario) para separar el agua depurada de los fangos. Un porcentaje de estos se recirculan al depósito de aireación para mantener en el mismo una concentración suficiente de biomasa activa. Se tiene que garantizar los nutrientes necesarios para que el sistema funcione correctamente, principalmente nitrógeno y fósforo. Posteriormente los efluentes pasan por los decantadores secundarios. Constituyen el último escalón en la obtención de un efluente bien clarificado, estable, de bajo contenido en DBO y sólidos en suspensión. Aunque el tratamiento biológico reduce la DBO del agua efluente un 75-90%, la del fango se reduce en mucha menor medida, por lo que suele ser necesario el posterior tratamiento de dichos fangos. Para que se verifique el proceso, debe haber un equilibrio entre los microorganismos que se mantienen en el reactor y el alimento contenido en el agua residual, por lo que es
necesario regular el caudal de fangos que se introduce en la balsa de activación en función de la cantidad de alimento que entra con el agua residual. Solo parte del residuo original es oxidado a compuestos de bajo contenido energético tales como el NO 3-2, SO 4-2 y CO 2 ; el resto es sintetizado en materia celular. Además de la materia orgánica, existen también compuestos inorgánicos que producen DBO. El compuesto mas importante es el amoniaco, pues su presencia en el efluente puede estimular el descenso del oxigeno disuelto mediante nitrificación. El amoniaco se oxida biológicamente a nitrito y este es seguidamente oxidado por otro grupo de microorganismos a nitrato, que es el estado de oxidación final de los compuestos de nitrógeno y como tal representa su producto estabilizado. La dependencia de la temperatura en la constante de la velocidad de la reacción biológica es muy importante a la hora de evaluar la eficacia total del tratamiento biológico. No solo influye en las actividades metabólicas sino que tiene un gran efecto en factores tales como las tasas de transferencias de gases y características de sedimentación de sólidos biológicos. c.1.2) Lagunas aireadas En este caso se realiza en un depósito excavado en el terreno que funciona como reactor. El oxígeno es suministrado por aireadores o difusores de superficie. Pueden o no llevar recirculación de biomasa desde el sedimentador. c.2) Procesos de tratamiento aerobio con cultivos fijos c.2.1) Filtros percoladores Es un lecho de grava o de piezas de plástico donde se adhieren los microorganismos. Las aguas a tratar se vierten sobre el lecho, de forma que se asegura un buen contacto entre ambas fases. La materia orgánica se adsorbe a la capa de microorganismos de manera que puede ser metabolizada. Es conveniente que a la salida del filtro percoladores se instale un sedimentador para eliminar los sólidos que puedan desprenderse del filtro. c.2.2) Sistemas biológicos rotativos de contacto (biodiscos) Consiste en una serie de discos paralelos que giran de forma cortante semisumergidos en la superficie del agua a tratar. Los crecimientos biológicos se adhieren sobre el material de relleno de los discos formando una película biológica. La rotación del disco permite a la biomasa estar en contacto alternativo con las aguas residuales y con el oxígeno atmosférico, por lo que mantiene las condiciones aerobias. Mantienen los sólidos del agua en suspensión para su correcto transporte hacia el sedimentador. c.3) Procesos de tratamiento anaerobio con cultivos en suspensión c.3.1) Digestión anaerobia Se realiza en un tanque cerrado donde por operación continua o discontinua se introducen las aguas a tratar obteniendo sobre todo dióxido de carbono y metano, un elemento flotante límpido y lodos digeridos por la parte inferior. Presenta el inconveniente del lento crecimiento de las bacterias formadoras de metano y por tanto lenta degradación del residuo orgánico, lo que produce tiempos de retención muy altos. Una característica importante es que la producción de metano puede usarse en motores
o en el calentamiento durante la digestión de lodos. La materia orgánica resultante, estará bien estabilizada, por lo que tras posterior secado puede acumularse en vertederos e incluso usarse par acondicionar tierras de labor. c.3.2) Proceso anaerobio de contacto Principalmente descrito para vertidos industriales con alto contenido en DBO. Se mezclan en un tanque los lodos provenientes de una línea de recirculación con las aguas a tratar y posteriormente se introducen en un reactor sellado para su digestión. La mezcla obtenida se separa por clarificación o flotación al vacío, y el flotante se vierte como efluente en otro tratamiento posterior. c.4) Procesos de tratamiento anaerobio con cultivo fijo c.4.1) Filtro anaerobio Columna de relleno sobre la que se desarrollan y fijan las bacterias anaerobias. El agua a tratar pasa de abajo a arriba por el interior de la columna, ocurriendo la descomposición de la materia orgánica sobre el soporte móvil. Ocupan poco espacio. Descritos sobre todo para miniestaciones de tratamiento transportables, las cuales pueden satisfacer las necesidades de tratamiento de pequeñas industrias. c.4.2) Estanques anaerobios Se usan para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido en sólidos y en DBO. Se trata de tanques profundos excavados en el terreno sin agitación, para que los residuos precipiten hacia el fondo, donde se producirá la digestión. Se obtiene un clarificado que suele ser vertido a otro tratamiento posterior. Aunque el tanque se considera anaerobio, es razonable admitir que una estrecha zona de la superficie de las aguas sea un medio aerobio. d) TRATAMIENTO TERCIARIO Eliminación de la materia orgánica u otro tipo de contaminante que no haya sido eliminado en los tratamientos anteriores. Destacan la adsorción, intercambio iónico, ósmosis inversa y precipitación química. d.1) Filtración Se pasa el fluido a través de un medio que permita el paso del mismo y retiene las partículas sólidas. Los más usados son las arenas, la antracita y la tierra de diatomeas. Suele ser el último tratamiento que se le da al agua antes de ser canalizada hacia su destino, realizándose la eliminación de los sólidos finos en suspensión que restan tras el tratamiento biológico químico. d.2) Ósmosis inversa Ocurre cuando dos soluciones de distinta concentración, en reposo, están comunicadas por una membrana semipermeable que permita el paso del solvente pero no del soluto. Así se produce una circulación de solvente a través de la membrana desde la solución más diluida a la más concentrada, tendiéndose a igualar las concentraciones a ambos lados. Por tanto el volumen de la solución más concentrada aumenta y en consecuencia también la presión ejercida por ésta sobre la membrana, hasta llegar al punto de equilibrio.
Es, por tanto, la circulación de solvente de la fase más concentrada a la más diluida, concentrando aún más la primera. Se logra aplicando a la solución concentrada una presión mayor a la presión osmótica, por lo que a través de la membrana pasará de forma forzada el solvente, quedando retenido el soluto. Es un tratamiento caro ya que, además el consumo energético que supone el bombeo a alta presión, el efluente debe ser tratado previamente a fin de eliminar los sólidos en suspensión que pudieran contaminar las membranas. También decir que la vida de las membranas es relativamente corta y su precio alto, luego son usada cuando exista un componente de difícil eliminación por los métodos convencionales, o cuando sea viable la recuperación de las sustancias contenidas en el concentrado. d.3) Adsorción Retención en un medio de las moléculas disueltas en un líquido por acción de fuerzas químicas o físicas. Cuando se realiza la adsorción con carbón activo se considera un proceso de afinado de la calidad del agua y sustituye frecuentemente a los filtros de arenas. El carbón activo provoca la adsorción de la materia orgánica residual tras el tratamiento biológico y en especial de los compuestos organoclorados resultantes de la desinfección que dan el sabor a cloro. d.4) Intercambio iónico Basado en el equilibrio químico entre los iones presentes en el agua residual y los existentes en una fase insoluble, de horma que los de la fase líquida se incorporan a la fase sólida a cambio que los de esta fase pasen a la líquida. Puede realizarse de dos formas:? Adición de la resina a las aguas y homogeneización, que precisará de la posterior separación de la misma (por filtración).? Disposición de la resina en columna (de lecho fijo) por la que se pasan las aguas. Las resinas son caras, por lo que se reutilizan (reacción química de intercambio pero en sentido inverso, usando un ácido o una base fuertes). Suelen utilizarse para la eliminación de metales pesados o de ciertos aniones, cuando éstos no son eliminados suficientemente con los lodos de tratamiento anteriores. También cuando sea interesante la recuperación del contaminante para su reutilización. d.5) Precipitación química Mediante la adición de agentes químicos que alteran el estado físico de los sólidos disueltos y en suspensión, haciéndolos sedimentables. Se suele usar para eliminar sólidos suspendidos y DBO:? Cuando hay variaciones estacionales en la concentración del agua residual.? Cuando se necesita un grado intermedio de tratamiento? Como ayuda en la sedimentación
Se puede llegar a eliminar del 80 al 90 % de la materia total suspendida, del 40 al 70 % de la DBO, del 30 al 60 % de la DQO y del 80 al 90 % de las bacterias. Los agentes precipitadores más usados son:? Sulfato de alúmina (medio básico)? Cal (medio básico)? Sulfato ferroso y cal (reacción en tres etapas)? Cloruro férrico? Cloruro férrico y cal e) TRATAMIENTOS ESPECÍFICOS Sirven para eliminar contaminantes específicos y pueden realizarse en cualquier etapa del tratamiento. Normalmente se corresponderán a operaciones de neutralización y oxidación-reducción. e.1) Neutralización Para aguas procedentes de procesos industriales que contengan ácidos o álcalis que es necesario neutralizar antes de su vertido o a otros tratamientos posteriores. Hay que tener muy en cuenta si la sal formada es soluble o insoluble, y si produce gases o genera calor. Se lleva a cabo usando ácido sulfúrico o lechada de cal, según el caso. Para disminuir los lodos también se usa carbonato sódico o hidróxido sódico en lugar de cal. f) DESINFECCIÓN La desinfección consiste en la destrucción selectiva de los organismos que causan enfermedades. No todos los organismos se destruyen durante el proceso, punto en el que radica la principal diferencia entre la desinfección y la esterilización, proceso que conduce a la destrucción de la totalidad de los organismos. En el campo de las aguas residuales, las tres categorías de organismos entéricos de origen humano de mayores consecuencias en la producción de enfermedades son las bacterias, los virus y los protozoos.las enfermedades bacterianas típicas transmitidas por el agua son: el tifus, el cólera, el paratifus y la disentería bacilar, mientras que las enfermedades causadas por los virus incluyen, entre otras, la poliomielitis y la hepatitis infecciosa. AGENTES FISICOS Los desinfectantes físicos que pueden emplear son la luz y el calor. El agua caliente a la temperatura de ebullición, por ejemplo, destruye las principales bacterias causantes de enfermedades y no formadoras de esporas. El calor no es factible debido al alto costo que supondría. Sin embargo, la pasteurización de fango es una práctica habitual en toda Europa. La luz solar también es un buen desinfectante especialmente la radiación ultravioleta. En la esterilización de pequeñas cantidades de agua, el empleo de lámparas
especiales ha resultado exitoso. La eficacia de este proceso depende de la penetración de los rayos en el agua. La geometría de contacto entre la fuente emisora de luz ultravioleta y el agua es de gran importancia debido a que la materia en suspensión, las moléculas orgánicas disueltas y la propia agua, además de los microorganismos, absorberán la radiación. Por lo tanto, la aplicación de la radiación ultravioleta como mecanismo de desinfección no resulta sencilla en sistemas acuosos, especialmente por la presencia de materia particulada. - Rayos ultravioletas: se hace pasando una lámina de agua delgada bajo una fuente de rayos ultravioleta. La penetración de los rayos, así como la eficiencia de la desinfección depende de la turbiedad del líquido. Se usa principalmente en piscinas. No deja efecto residual, ni se puede determinar en el agua la cantidad aplicada en forma fácil. No es aconsejable para acueductos. - Calor: es principalmente un sistema de desinfección doméstico no aplicable a plantas de purificación. Quince o veinte minutos a temperatura de ebullición son suficientes para destruir cualquier microorganismo debido a la expulsión de los gases por el incremento de temperatura. Órdenes de ebullición del agua deben emitirse cada vez que se considere que existe un peligro para la salud. DESINFECCIÓN QUÍMICA Los agentes químicos más utilizados para la desinfección incluyen: o El cloro y sus componentes o El bromo o El yodo o El ozono o El fenol y los compuestos fenólicos o Los alcoholes o Los metales pesados y compuestos afines o Los colorantes o Los jabones o Los compuestos amoniacales cuaternarios o El agua oxigenada o Ácidos y álcalis diversos Los desinfectantes más comunes son los productos químicos oxidantes, de los cuales el cloro es el más universalmente empleado, aunque también se ha utilizado, para la desinfección del agua residual, el bromo y el yodo. El ozono es un desinfectante muy eficaz cuyo uso va en aumento, a pesar de que no deja una concentración residual que permita valorar su presencia después del tratamiento. El agua muy ácida o muy alcalina también se ha empleado para la destrucción de bacterias patógenas, ya que el agua con ph inferior a 3 o superior a 11 es relativamente tóxica para la mayoría de las bacterias. Según el tipo de agente químico empleado, y dentro de ciertos límites, se ha podido comprobar que la efectividad de la desinfección está relacionada con la concentración - Desinfección con cloro: es el más universalmente empleado. Los compuestos del cloro más comúnmente empleados en las plantas de tratamiento de aguas residuales son el cloro gas (Cl 2 ), el hipoclorito sódico
(NaOCl), el hipoclorito de calcio [Ca(OCl) 2 ], y el dióxido de cloro (ClO 2 ). Los hipocloritos sódico y cálcico se suelen emplear en las plantas pequeñas, especialmente en las prefabricadas, en las que la simplicidad y seguridad son criterios de mayor peso que el costo. El hipoclorito de sodio se emplea en las plantas de gran tamaño, principalmente por cuestiones de seguridad relacionadas con las condiciones locales. El dióxido de cloro también se emplean en las instalaciones de tratamiento, debido a que tiene algunas propiedades poco frecuentes (no reacciona con el amoníaco). El empleo del cloro gas es la forma más extensamente adoptada. - Desinfección con dióxido de cloro: el dióxido de cloro es otra sustancia bactericida cuyo poder de desinfección es igual o superior al del cloro, y que se ha comprobado que resulta más efectivo que el cloro en la inhibición e inactivación de virus. La generación del dióxido de cloro debe llevarse a cabo in situ debido a que se trata de un gas inestable y explosivo. En el proceso de generación del dióxido de cloro es necesario hacer reaccionar el clorito de sodio NaClO 2 con cloro para producir dióxido de cloro gas. La utilización del dióxido de cloro puede dar lugar a la formación de algunos productos finales potencialmente tóxicos como el clorito y el clorato. El dióxido de cloro residual y los productos formados, debido a su alta velocidad no son amenaza directa para la vida acuática, como lo es el cloro residual. Una de las ventajas del dióxido de cloro es que no reacciona con amoníaco para dar paso a la formación de cloraminas, que son muy tóxicas y tampoco forman compuestos orgánicos halogenados como el cloroformo que se tiene indicios de efectos cancerígenos. No se conoce a seguridad el posible impacto ambiental la utilización del dióxido de cloro en la desinfección de aguas residuales. El dióxido de cloro no reacciona ni se disocia con el agua, como ocurre con el cloro. - Desinfección con bromo: al igual que los otros halógenos tiene propiedades desinfectantes, reacciona con el amoníaco para formar brominas y presenta un fenómeno de punto de quiebre a una relación teórica Br:N de 17:1. Al hidrolizarse en el agua forma ácido hipobromoso: Si bien la eficacia del bromo es comparable a la del cloro y el yodo en la destrucción de microorganismos, su costo es más alto que el de dichos compuestos y su manejo (en especial el del bromo líquido) crea problemas. - Desinfección con yodo: es el halógeno de mayor peso atómico y por su bajo poder de oxidación resulta el más estable. Sus residuales por eso se conservan por mucho más tiempo que los de cloro. El yodo al mezclarse con agua se disocia formando ácido hipoyodoso HIO.
- Desinfección con ozono: es en la actualidad, tanto por su costo como por su eficacia como desinfectante el más serio competidor del cloro. Es un gas de olor característico. El equipo necesario para producirlo es bastante costoso y de difícil mantenimiento. No deja efecto residual y por consiguiente no interfiere con el ecosistema de los ríos y embalses donde dichos líquidos cloacales con descargados. El ozono se produce haciendo pasar aire seco entre los electrodos de un generador. Entre dichos electrodos hay un material aislante que transporta la electricidad por inducción tal como vidrio. El ozono se desintegra rápidamente en el agua de forma que los residuales solo permanecen por corto tiempo. g) LODOS Y RESIDUOS SÓLIDOS OBTENIDOS EN LA DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES Los residuos separados de las aguas, pueden clasificarse en dos grupos: los sólidos gruesos, que se obtienen en el tratamiento previo, y los lodos. Estos se obtienen en dos puntos, los del tratamiento primario (grises de mal olor) y los producidos en el tratamiento secundario (pardoamarillentos y normalmente sin olor). Su tratamiento va a venir dado por como se hayan producido y de su carga contaminante o tóxica. Veamos los sistemas más comunes de tratamiento de lodos. g.1) Espesamiento Sea cual sea su destino final, los lodos se suelen someter a un proceso de concentración para eliminar la mayor parte del agua. Los lodos procedentes del decantador se conducen mediante bombeo a una unidad de espesamiento que se corresponde con un decantador de paredes muchas más altas, que tiene como partes móviles los rascadores del fondo y unos elementos destinados a romper las espumas secas que se forman en la superficie. Se les suele añadir espesantes para facilitar el aumento de su densidad, obteniéndose masas con un contenido en sólidos entre el 6 y el 10 %. Después se suelen pasar a una unidad de filtración para conseguir mayores concentraciones. Se suelen utilizar centrífugas o los filtros de vacío, aunque con ellos difícilmente se obtienen tortas con un contenido en sólidos superior al 30 %. Más eficaz es el uso de filtros prensa o filtros continuos de banda, obteniéndose tortas entre el 35 y el 50 % en sólidos. g.2) Elutriación Es el lavado de los lodos producidos en dos etapas, realizándose en la primera el lavado de los lodos con agua tratada y en una segunda se realiza el espesamiento. g.3) Digestión anaerobia Trata de descomponer la materia orgánica putrescible hasta obtener productos estables e inertes. Hay dos fases: en la primera (ph 5,5), los microorganismos atacan las sustancias disueltas en el lodo formando ácidos orgánicos, dióxido de carbono, ácido sulfhídrico por lo que se denomina digestión ácida. En la segunda fase (ph 7,4), se realiza la digestión de los productos generados en la primera fase, transformándolos en el dióxido de carbono, nitrógeno y metano, llamándose esta fase alcalina o metánica.
g.4) Digestión aerobia O estabilización de lodos. Basada en una aireación prolongada para oxidar tanto las materias volátiles (olores) como la descomposición de los lodos. Como no requiere calentamiento se lleva a cabo en tanques iguales a los de los lodos activos y deben disponer de un sistema de concentración antes de la descarga. g.5) Eras de secado Tanques rectangulares anexados, con un lecho poroso, por don filtran las aguas que contienen los lodos espesados o digeridos. g.6) Otros Los menos habituales son: desecación por calefacción e incineración y combustión húmeda (proceso Zimmerman). g.7) Eliminación? Vertido controlado o retorno a la corriente: usado con los lodos procedentes de plantas de tratamiento de aguas residuales, o de plantas potabilizadoras de agua sin tratamiento de dureza, ya que en estas últimas el volumen de lodos es mucho mayor. Se usa cuando el caudal de la corriente o la proximidad de un vertedero lo permiten.? Incineración del residuo: en plantas potabilizadoras que utilizan cal para eliminar la dureza del agua, incinerando los lodos que contienen carbonato cálcico para recuperar el CaO.