Métodos para tratamiento terciario de Aguas Residuales

El presente articulo habla de los Métodos para tratamiento terciario de Aguas Residuales, basado en estudios bibliográficos y en la experiencia personal del autor tiene sobre la temática.

DEFINICIÓN DE AGUA RESIDUAL

Se denomina aguas servidas a aquellas que resultan del uso doméstico o industrial del agua. Se les llama también aguas residuales, aguas negras o aguas cloacales.

Son residuales pues, habiendo sido usada el agua, constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que habitualmente tienen.

Algunos autores hacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las primeras solo provendrían del uso doméstico y las segundas corresponderían a la mezcla de aguas domésticas e industriales.

TRATAMIENTO TERCIARIO

El tratamiento terciario se emplea para separar la materia residual de los efluentes de procesos de tratamiento biológico, a fin de prevenir la contaminación de los cuerpos de agua receptores, o bien, obtener la calidad adecuada para el reuso, factor de importancia en la planeación de recursos hidráulicos donde el abastecimiento de agua potable es limitado.

Métodos de tratamiento terciario:

1. Ósmosis Inversa
2. Electrodiálisis
3. Destilación
4. Coagulación
5. Adsorción
6. Remoción por espuma
7. Filtración
8. Extracción por solvente
9. Intercambio iónico
10. Oxidación química
11. Precipitación
12. Nitrificación – Denitrificación

Ósmosis inversa

• Es una tecnología de membrana en la cual el solvente (agua) es transferido a través de una membrana densa diseñada para retener sales y solutos de bajo peso molecular.
• La OI elimina prácticamente todas las sales y los solutos de bajo peso molecular.
• Se considera una eliminación prácticamente total de las sales disueltas y total de los sólidos en suspensión.
• Debido a esto, las membranas de OI son la elección cuando se necesita agua muy pura o de bebida, especialmente si la fuente es agua salobre o agua de mar.

Electrodiálisis

• La electrodiálisis separa las moléculas o iones en un campo eléctrico debido a la diferencia de carga y de velocidad de transporte a través de la membrana.
• Las membranas tienen lugares cargados y poros bastante estrechos (1-2 nm).
• En la célula de electrodiálisis se sitúa un cierto número de membranas de intercambio catiónico y aniónico entre un ánodo y un cátodo de forma que cuando se aplica la corriente eléctrica los iones con carga positiva migran a través de la membrana de intercambio catiónico y viceversa.

Destilación

• La destilación es la colección de vapor de agua, después de hervir las aguas residuales.
• Con un retiro correctamente diseñado del sistema de contaminantes orgánicos e inorgánicos y de impurezas biológicas puede ser obtenido, porque la mayoría de los contaminantes no se vaporizan.
• El agua pasará al condensador y los contaminantes permanecerán en la unidad de evaporación.

Coagulación

• La Coagulación y Floculación son dos procesos dentro de la etapa de clarificación del agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas flocs tal que su peso específico supere a la del agua y puedan precipitar.
• La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas.
• La floculación tiene relación con los fenómenos de transporte dentro del líquido para que las partículas hagan contacto. Esto implica la formación de puentes químicos entre 4 partículas de modo que se forme una malla de coágulos, la cual sería tridimensional y porosa. Así se formaría, mediante el crecimiento de partículas coaguladas, un floc suficientemente grande y pesado como para sedimentar.

Adsorción

• La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para eliminar una sustancia soluble del agua.
• En este proceso el carbón activo es el sólido.
• El carbón activo se produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 – 1500 m² /g).
• Esta superficie interna grande hace que el carbón tenga una adsorción ideal.
• El carbón activo viene en dos variaciones:
• Carbón activado en polvo (PAC) y carbón activado granular (GAC).

Filtración

Filtración Esta tecnología se utiliza principalmente para remover sólidos suspendidos de los suministros de agua. Estos sólidos pueden consistir de suciedad, cieno u otras partículas que puedan interferir con el uso intencionado del agua o una tecnología de tratamiento corriente abajo. Las tecnologías de filtración incluyen:

• Filtros de lecho:

Consisten de un tanque que contiene elementos granulares tales como arena, antracita, granate, etc. que captura los sólidos suspendidos y los retiene hasta que son eliminados y retrolavados. Los filtros de lecho son típicamente capaces de remover sólidos suspendidos de hasta 10 a 20 micras de tamaño.

• Filtros de cartucho:

Funcionando de igual forma que los filtros de lecho, los filtros de cartucho son ‘inserciones’ reemplazables (por lo general de forma cilíndrica) que se insertan en portafiltros y se reemplazan una vez han capturado tanto sólidos suspendidos que la disminución de presión a través del portafiltros llega a ser inaceptable (usualmente por encima de 10 psig).

Ofrecidos en varios diseños y tasas de remoción (hasta llegar al rango de las submicras), proveen una excelente gama de opciones para los ingenieros de diseño con experiencia.

• Filtros de bolsa:

Estos son similares a los filtros de cartucho, excepto que el elemento es fabricado en una bolsa a través de la cual fluye el agua. Aunque no se encuentran disponibles en tamaños de micras tan pequeños como los de los filtros de cartucho, los filtros de bolsa son por lo general mejor ‘ajustados’ que los filtros de lecho.

Extracción por solvente

• El proceso de extracción por solventes (o extracción líquido-líquido) es una técnica de separación, la cual involucra transferencia de masa entre dos fases inmiscibles. El metal es transferido de una fase acuosa a una fase orgánica o viceversa. Este tipo de técnicas se aplica ampliamente en procesos metalúrgicos de cobre, debido a su bajo costo y reducido impacto ambiental.
• Básicamente, el proceso de extracción por solventes se usa para purificar y concentrar metales. Solo se requiere que el metal específico sea transferido selectivamente desde una fase acuosa a una orgánica.

Intercambio iónico

• El intercambio iónico es un proceso donde un ion es sustituido o intercambiado por otro de la misma carga, este proceso es utilizado desde para la extracción de disolventes sólidos en el agua hasta para tratar la dureza de la misma, al reemplazar el calcio y el magnesio contenidos en el agua por otro ión , usualmente sodio.
• Generalmente la capacidad de los materiales de intercambio iónico esta en el rango de 2 a 10 mequiv/gr o cerca de 15 a 1000 kg /m3 la regeneración es realizada usando de 80 a 160 kg de cloruro de sodio por metro cúbico de resina en una solución que puede ir del 5 al 20 % a una velocidad de flujo cercana a 40l/min m2.
• Para ese tratamiento el agua debe estar esencialmente libre de turbidez y materia particular o la resina podría funcionar como un filtro y llegar a taparce, el otro consiste en el uso de membranas microporosas compuestas por acetato de celulosa con una capa con abertura microscópica que dejan pasar las moléculas de agua pero no la de los sólidos usando este método existen básicamente dos operaciones .

Oxidación química

• Es un procedimiento alterno a la adsorción en tratamiento de agua potable y sistemas de tratamiento de aguas residuales.
• Las moléculas orgánicas complejas con estructuras con detergente -fenólicos pueden ser oxidadas dentro de un simple compartimiento con oxidantes como ozono y cloro.
• La ventaja de este proceso incluye la eliminación de compuestos de amonio y la oxidación de substancias inorgánicas (fierro y manganeso) existe la desventaja de que el cloro puede formar aloformos con algunos compuestos orgánicos.

Precipitación

El tratamiento puede realizarse a través de varios procesos:

• Hasta hace poco, el tratamiento convencional de efluentes de curtiembres aplicaba una primera etapa de tratamiento en la que se precipitaba la totalidad de los efluentes utilizando sales de hierro, en este proceso el sulfuro se precipita como sulfuro de hierro. Al mismo tiempo, se precipita el cromo y las proteínas. El agua que sale de la sedimentación queda clarificada, mientras que el DQO y el DBO5 se reducen en un 50 y 60%.
• No obstante, este proceso genera una cantidad enorme de Iodos que son muy propensos a la putrefacción y están altamente contaminados por compuestos de cromo (unos 10 a 50 g por kg de materia seca), lo que significa que únicamente pueden depositarse en un relleno sanitario.
• Además, la experiencia ha demostrado que no se puede lograr una deshidratación eficaz de estos Iodos, lo que, por lo tanto, encarece su eliminación y causa problemas en el lugar de la disposición.
• Precisamente por las grandes cantidades de Iodos producidas y por problemas que generan, es que este proceso suele utilizarse cada vez menos hoy día.

Nitrifcación – Denitrificación

• Son procesos llevados a cabo por determinados grupos de microorganismos bacterianos que se utilizan en aquellas plantas de tratamiento de aguas residuales, donde aparte de la eliminación de la materia orgánica se persigue la eliminación de nitrógeno.
• La eliminación de la materia nitrogenada es necesaria cuando el efluente de la E.D.A.R. va a ir bien a embalses o masas de agua utilizadas para captación de aguas potables, bien a las denominadas por ley como zonas sensibles.

El proceso de Nitrificación:

• La nitrificación es el proceso en el que el nitrógeno orgánico y amoniacal se oxida, transformándose primero en nitrito y, posteriormente en nitrato.
• Estas reacciones las llevan a cabo bacterias muy especializadas, diferentes de aquellas que se encargan de degradar la materia orgánica del medio.
• Este tipo de bacterias, se reproducen mas lentamente y son muy sensibles a los cambios de su medio habitual.
• A su vez, necesitan de un aporte de Oxígeno suplementario para que sean capaces de desarrollar las reacciones anteriormente mencionadas, de esta forma en las cubas de aireación de fangos activados necesitan de un nivel de oxígeno de al menos 2 mg/l.

El proceso de Desnitrificación:

• La desnitrificación consiste en el paso de los nitratos a nitrógeno atmosférico, por la acción de un grupo de bacterias llamadas desnitrificantes. Dicha forma de nitrógeno tenderá a salir a la atmósfera, consiguiéndose así, la eliminación de nitrógeno en el agua.
• Para que las bacterias desnitrificantes actúen, es necesario que el agua tenga bastante carga de materia orgánica, una fuente de nitratos elevada, con muy poco oxígeno libre y un pH situado entre 7 y 8.
• El oxígeno asociado a los nitratos es la única fuente de oxígeno necesaria para llevar a cabo sus funciones vitales. De esta forma los niveles de oxígeno libre en el medio donde actúan deben de ser inferiores a los 0,2 mg/l.
• El tiempo mínimo de contacto entre el agua y las bacterias desnitrificantes debe de ser suficiente para que se produzcan las reacciones deseadas, estimándose un tiempo mínimo de 1,5 horas a caudal medio.

Fuente: Google.com