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• DANIEL OMAR

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PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR)

Tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales. El tratamiento de aguas residuales es una operación clave en la industria de procesos. Ya sea para cumplir con normas ambientales o para evitar impactos negativos en los cuerpos de agua cercanos, es conveniente que todo ingeniero conozca los fundamentos del tratamiento de aguas residuales, y las tecnologías existentes para alcanzar las metas de tratamiento requeridas. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final. Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones.

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1. Planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) 1.1.

Aguas residuales:

Las aguas residuales, entonces, tienen diversos orígenes (doméstico, industrial, pecuario, agrícola, recreativo) que determinan sus disímiles características. Las aguas residuales pueden clasificarse de la siguiente manera:

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Agua Residual Doméstica (ARD): Residuos líquidos de viviendas, zonas residenciales, establecimientos comerciales o institucionales. Estas, además, se pueden subdividir en:

 Aguas Negras: o Aguas que transportan heces y orina, provenientes del inodoro.  Aguas Grises: o Aguas jabonosas que pueden contener grasas también, provenientes de la ducha, tina, lavamanos, lavaplatos, lavadero y lavadora. 

Agua Residual Municipal o Urbana (ARU): Residuos líquidos de un conglomerado urbano; incluye actividades domésticas e industriales y son transportadas por una red de alcantarillado.



Agua Residual Industrial (ARI): Residuos líquidos provenientes de procesos productivos industriales, que incluso pueden tener origen agrícola o pecuario.

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Ganaderas y agrícolas: Se generan en áreas rurales donde existe cría de ganado y siembra de cultivos. Ambas caracterizan por ser ricas en materia orgánica, mientras que las ganaderas poseen elevado contenido de microorganismos, mientras que las agrícolas tienen presencia de fertilizantes y pesticidas.

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Infiltración: Penetran en el sistema de alcantarillado de forma directa o indirecta a través de las tuberías (empalmes, paredes, materiales defectuosos).



Aguas pluviales:

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Corresponden al agua de la escorrentía superficial. Su composición cambia con la

duración de las lluvias.

1.2.

Características del agua residual

Las características de las aguas residuales o aguas negras están asociadas a sus propiedades físicas, químicas y biológicas, entre las que resaltan: 

Características físicas: Color, presencia de olores, sólidos y temperatura.  Características químicas: Proteínas, carbohidratos, grasas y aceites, compuestos orgánicos volátiles, pesticidas, metales pesados, nutrientes, pH, gases disueltos (sulfuro de hidrógeno, metano, oxígeno).  Características biológicas: Animales, plantas, microorganismos (bacterias, hongos) y virus. Las aguas residuales tienen olores y apariencias características de acuerdo al tiempo en el que fueron producidas:

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2. Definición PTAR: Es una instalación que cuenta con sistemas diseñados especialmente para retirar los contaminantes que son vertidos en el agua. Esto con el objetivo de hacer que el agua no represente un riesgo a la salud o al medio ambiente al ser incorporada a un cuerpo lacustre natural (mares, lagos o ríos). Asimismo, ser rehusada en otras actividades de la vida cotidiana con la excepción del consumo humano, es decir, no para ser ingerida o para aseo personal. Estas plantas trabajan las aguas negras o residuales de fábricas, empresas, bodegas e incluso grandes comunidades. Llevan a cabo procesos físicos, químicos y biológicos. Estos permiten la eliminación de los distintos agentes contaminantes que están presentes en el agua que es usada y desechada por las personas. El óptimo funcionamiento de la planta de tratamiento en cada una de sus etapas, es fundamental para que el resultado final cumpla con los requerimientos puntualizados a nivel ambiental. El nivel de descontaminación del agua depende de la calidad en los métodos que se realicen en la planta. No olvidando que el objetivo principal del procedimiento es suministrar agua depurada a los afluentes naturales.

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3. Tipos de PTAR: Debido a la enorme cantidad de agentes contaminantes en se encuentran en las aguas residuales, se han planteado otras opciones para su tratamiento. Estas envuelven a los distintos tipos de planta de tratamiento de aguas residuales. Dependiendo del uso que se desee dar al agua se pueden clasificar, a groso modo, los tipos de plantas de tratamiento aguas residuales en: 

Plantas potabilizadoras: Se denomina estación de tratamiento de agua potable (ETAP) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios: Esquema de funcionamiento de ETAP:

 

Combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo Tratamiento integrado para producir el efecto esperado

Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño.

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Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos unidades para cada proceso de la planta.

Esquema de funcionamiento de ETAP:  TOMA DEL RIO. Punto de captación de las aguas;  REJA. Impide la penetración de elementos de gran tamaño (ramas, troncos, peces, etc.).  DESARENADOR. Sedimenta arenas que van suspendidas para evitar dañar las bombas.  BOMBEO DE BAJA (Bombas también llamadas de baja presión). Toman el agua directamente de un río, lago o embalse, enviando el agua cruda a la cámara de mezcla.  CAMARA DE MEZCLA. Donde se agrega al agua productos químicos. Los principales son los coagulantes (sulfato de alúmina), alcalinizantes (cal).  DECANTADOR. El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde se reposa, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para acelerar esta operación, se le agrega al agua coagulantes que atrapan las impurezas formando pesados coágulos. El agua sale muy clarificada y junto con la suciedad quedan gran parte de las bacterias que contenía.  FILTRO. El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable.  DESINFECCIÓN. Para asegurar aún más la potabilidad del agua, se le agrega cloro que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su desarrollo en el recorrido hasta las viviendas.  BOMBEO DE ALTA. Toma el agua del depósito de la ciudad.  DEPÓSITO. Desde donde se distribuye a toda la ciudad.

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

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

CONTROL FINAL. Antes de llegar al consumo, el agua es severamente controlada por químicos expertos, que analizan muestras tomadas en distintos lugares del sistema.

Depuradoras de aguas residuales industriales: Las EDAR, estaciones depuradoras de aguas residuales, son las más comunes entre los tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales. El agua es reutilizada para los mismos procesos de las industrias, no siendo esta apta para el consumo humano. Plantas Desaladoras: Una planta desaladora capta agua salada, normalmente del mar, para procesarla hasta convertirla en apta para el consumo humano y los usos industrial y agrícola.

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Se trata de una construcción amplia situada cerca del mar que cuenta con varios depósitos a su alrededor. Cuanto más cerca se encuentre de la costa, menor será el esfuerzo energético que tendrá que hacer para bombear el agua. Esta tecnología, aunque discutida desde algunos ámbitos, constituye un medio para conseguir recursos hídricos de calidad en zonas afectadas por la escasez de agua. La desalinización puede realizarse por medio de diversos procedimientos, entre los que se pueden citar:  Ósmosis inversa  Destilación  Congelación  Evaporación relámpago  Formación de hidratos

4. Funcionamiento de una PTAR Las plantas para el tratamiento de las aguas residuales pueden tener diferentes modos de funcionamiento, dependiendo del nivel de purificación que realicen del agua y de los procesos que empleen durante ese proceso. Sin embargo, existen algunos procesos básicos que se realizan en el tratamiento de aguas residuales en los que la mayoría de las plantas presentan similitudes. 8

Primero el agua residual es llevada a una planta de tratamiento por medio de tuberías de gran capacidad, en las cuales tanto el agua como las basuras acumuladas en esta pasan libremente hasta estanques en la planta de tratamiento, en donde es almacenada para el proceso posterior de filtrado y descontaminación. El agua pasa por una seria de cámaras en las cuales se realizan diferentes niveles de filtrado, en los que se separan partículas cada vez más pequeñas, para proceder a una etapa de estancamiento en la que por medio de un proceso que puede ser aérobico o anaeróbico, se realiza la sedimentación de los contaminantes presentes en el líquido, paso muy importante en el proceso. El agua obtenida de estos procesos se encuentra clarificada y lista para el tratamiento final a base de químicos que eliminan residuos contaminantes presentes en el agua. Al finalizar estos pasos será revisada la composición del agua para compararla con la del afluente en el cual será liberada, de manera que esta se adapte adecuadamente al entorno sin afectar su estado natural.

Las plantas de tratamiento requieren de gran cantidad de equipo especializado para cada uno de los procesos involucrados en la depuración del agua. La construcción de cámaras y estanques adecuados, así como la utilización de tecnología que permita el filtrado y procesado del líquido es el punto más importante para el funcionamiento óptimo de la planta de tratamiento de aguas residuales. Un equipo especializado se encarga de controlar con frecuencia que cada una de las etapas de trabajo de la planta se desarrolle adecuadamente y solucionará los problemas que puedan presentarse durante el proceso de descontaminación. El funcionamiento óptimo de la planta en todas sus etapas es imprescindible para proporcionar un resultado final que cumpla con los requerimientos especificados a nivel ambiental. El grado de descontaminación del agua dependerá de la calidad en los procesos realizados por la planta, siendo el objetivo primordial del procedimiento proporcionar agua depurada a los afluentes naturales.

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5. Etapas del proceso de tratamiento de agua residuales 6.1.

Pretratamiento Engloba a aquellos procesos que se sitúan a la entrada de la planta depuradora para eliminar residuos sólidos, arenas y grasas, que de no ser separados dañarían mecánicamente los equipos de las siguientes fases de tratamiento y sedimentarían en las tuberías y conductos de la instalación, obstruyéndolos o bien producirían pérdida de eficacia (p.e. grasas en el reactor biológico). En todos los procesos se eliminan los contaminantes del agua residual por medios físicos. Las principales operaciones de pretratamiento son: desbaste, desarenado, desengrasado y homogeneización. DESBASTE Es una operación en la que se eliminan los sólidos de mayor tamaño del agua residual. El agua se hace pasar por rejas o tamices y tiene como objetivo separar todos aquellos materiales de tamaño excesivamente grueso que además de representar por sí una forma de contaminación (sólidos en suspensión), pueden dañar u obstaculizar las fases sucesivas de tratamiento. DESARENADO El proceso de desarenado se utiliza para separar la arena, grava, etc., arrastrada en suspensión por el influente. Esta arena origina depósitos en canales y tuberías, abrasión y desgaste sobre los elementos mecánicos en movimiento y dificulta la eliminación y digestión de los lodos separados en los tanques de sedimentación, al aumentar su densidad. DESENGRASADO 10

El desengrasado consiste en la separación de las grasas y aceites arrastrados por el agua residual. Las grasas en las aguas residuales crean numerosos problemas en el proceso de depuración, entre los que destacan: Adhesión a aparatos, conductos o depósitos, dificultando la depuración. Obstrucción de las rejillas finas, Formación de una capa, en la superficie de los decantadores, que dificulta la sedimentación al atraer hacia arriba pequeñas partículas de materia orgánica. Dificulta la correcta aireación en la depuración de fangos activos. HOMOGENEIZACION La situación más habitual es que la entrada de agua residual a la planta depuradora sea variable en el tiempo, tanto en lo que respecta a caudal como a carga contaminante. Estas variaciones, especialmente las descargas, dificultan el correcto desarrollo de los tratamientos, ya sean de tipo físico-químico o biológico. Para solventar tales problemas se puede recurrir a la igualación de caudales y/o a la homogeneización de la concentración de contaminantes. Es decir, optimizar las condiciones operativas de las fases siguientes. 6.2. Tratamiento Primario Tiene como objetivo eliminar los sólidos en suspensión por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por coagulantes y floculantes. Así, para completar este proceso se pueden agregar compuestos químicos (sales de hierro , aluminio y polielectrolitos floculantes) con el objeto de precipitar el fósforo, los sólidos en suspensión muy finos o aquellos en estado de coloide. Las estructuras encargadas de esta función son los estanques de sedimentación primarios o clarificadores primarios. Habitualmente están diseñados para suprimir aquellas partículas que tienen tasas de sedimentación de 0,3 a 0,7 mm/s. Asimismo, el período de retención es normalmente corto, 1 a 2 h. Con estos parámetros, la profundidad del estanque fluctúa entre 2 a 5 m. En esta etapa se elimina por precipitación alrededor del 60 al 70% de los sólidos en suspensión. En la mayoría de las plantas existen varios sedimentadores primarios y su forma puede ser circular, cuadrada a rectangular.

6.2.1. Maquinarias usadas 

Área de Cribas (Rastrillos)

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Estos son aparatos protectores instalados a la entrada de una instalación de tratamiento residual. Son esencialmente redes de metal o placas con agujeros fijos. Se ubican en el canal de ingreso para retirar sólidos y materiales demasiado grandes antes de que alcancen las bombas de aguas residuales crudas y otras maquinarias de tratamiento. Estos sólidos pueden incluir pedazos de madera, trapos, plástico, piedras y otros residuos domésticos y de patios. Una fuente principal de este material es el sistema de drenaje de aguas de tormenta. Los sistemas de áreas de cribas incorporan usualmente rastrillos movibles y transportadores para limpiar y cribar las superficies y retirar los sólidos retenidos a una tolva o basurero para su disposición apropiada. 

Tanques de Sedimentación Primaria (Clarificadores)

El flujo del agua disminuye aún más cuando alcanza los Tanques de Sedimentación Primaria o Clarificadores. Estos son grandes receptáculos circulares o rectangulares que normalmente contienen el agua residual por varias horas.

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Pueden estar construidos de concreto o de acero. Esto permite que ocurran dos cosas muy importantes. Primero, las partículas más pesadas que componen el lodo se asentarán en el fondo. Segundo, los materiales flotables más ligeros tales como la grasa y el cabello se elevarán a la superficie. Este tipo de residuos es llamado scum en inglés y no es otra cosa que una capa flotante de impurezas. Los Clarificadores vienen en distintas disposiciones y pueden incorporar todos o algunos de los siguientes procesos. En todo caso, en todos ellos se encontrará algunas de las mismas maquinarias básicas de evacuación de lodos y de la capa de impurezas.

Algunos de los procesos específicos que ocurren en el clarificador son:  Coagulación: Este es el agrupamiento de partículas finas para formar otras más grandes. Esto puede verse ayudado con el uso de coagulantes tales como el alumbre (sulfato de aluminio) y el cloruro de hierro. Algunos polímeros orgánicos y materiales de arcilla se usan también para estimular este proceso. Una vez coaguladas, las partículas más grandes son más fáciles de retirar que las más pequeñas. Las partículas más grandes se convierten en un material llamado flóculo. Este material esponjoso tiene un área de superficie más grande y ayuda más en el proceso de clarificación al atrapar partículas más pequeñas en su superficie. 

Floculación: La floculación es la recolección de partículas pequeñas adicionales por el flóculo. Esto es ayudado mecánicamente por las paletas rotantes y los escalones que realizan el mismo movimiento de rodillo que es más favorable para la floculación. El beneficio final de una floculación eficiente es un tiempo de detención reducido del agua residual en el clarificador (o tanque específico de floculación). Cualquier reducción en este tiempo permite una mayor capacidad general de la planta. Esto es importantísimo para las comunidades en crecimiento y con presupuestos limitados. 13



Flotación: La descripción simple de este proceso es asentamiento en reversa. Muchas burbujas pequeñas de aire flotando a través del agua se prenden de materia suspendida en el agua residual que va rotando suavemente. La materia luego flota hacia la superficie para una evacuación fácil depurando la capa superior.

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Separación por Gravedad: Este método de clarificación es especialmente útil para líquidos insolubles tales como aceites. Estos flotarán naturalmente a la superficie si se les da suficiente tiempo. Como mencionamos anteriormente, el tiempo es importantísimo en estos procesos, por lo que con frecuencia se usan químicos para acelerar la separación por gravedad y para descomponer las emulsiones agua/aceite más estable que puedan haberse formado. Algunos de los mismos químicos formadores de flóculos o coágulos son también efectivos aquí. La separación por gravedad puede ocurrir como parte del proceso de clarificación o como una unidad individual. Este último caso es de más uso en el tratamiento industrial de aguas residuales que en el uso municipal, especialmente cuando los aceites de maquinado componen buena parte del flujo residual. Evacuación de Lodos: Un colector mecánico de lodos restriega el lodo asentado en el fondo de una tolva en la parte más baja del clarificador. El lodo es luego bombeado desde esta cavidad al sistema de tratamiento de lodos. El colector está usualmente construido con una serie de restregadores prendido de un sistema de cadena impulsado por una cadena rotatoria sinfín. Todo el mecanismo rota en un circuito guiado por rieles de metal en el fondo y en las paredes del tanque.

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Evacuación de la Capa Superficial de Impurezas (Scum): En algunos sistemas, los mismos restregadores de lodos, a medida que rotan de regreso a la parte superior del tanque, mantendrán la capa superficial de impurezas moviéndose hacia su sistema de evacuación. Estos sistemas emplearán una rosca helicoidal o una tubería con casillas rotando en la superficie, al mismo nivel para atrapar la capa flotante que es empujada por los restregadores o 14

los escalones. Esta capa flotante se deriva hacia un canalón o cavidad para su eliminación. En otros sistemas, unos grandes depuradores o boquillas rociadoras de agua cruzan la superficie de todo el tanque empujando la capa superficial flotante hacia un controlador que la dirige a un vertedero de eliminación. 6.3.

Tratamiento Secundario

El Tratamiento Secundario de aguas es la fase de tratamiento final antes de la Desinfección y del regreso del agua al ecosistema. Un tanque de tratamiento secundario (clarificador secundario) recibe las aguas residuales del clarificador primario y del aireador después de que tuvo lugar la evacuación inicial de lodos y de las impurezas de la superficie. En este punto, ya han sido retirados del 40 al 60 por ciento de los sólidos. El proceso de tratamiento secundario retira aún más. Después de esta etapa se han retirado del agua el 90 por ciento de los contaminantes. Hasta llegar aquí, el tratamiento anterior fue casi completamente mecánico. Se basaba mayormente en la gravedad o en aparatos mecánicos que retiraban los contaminantes. En el tratamiento secundario, la limpieza adquiere también una naturaleza biológica. Para un tratamiento efectivo, se debe lograr un balance entre el nivel de desperdicios orgánicos, el oxígeno disuelto y los niveles bacteriales. Esta es una simulación del proceso natural que ocurre en ríos y afluentes. Un exceso de desperdicios orgánicos crudos (drenaje) arrojados a un río altera un delicado equilibrio. Al agregar bacteria alimenticia a los desperdicios normales provenientes de los peces que han comido algas y/o pequeños animales marinos en la corriente, se multiplica el crecimiento de las bacterias existentes. Estas consumen y descomponen el excesivo desperdicio, pero utilizan el oxígeno disponible a una tasa muy alta. La corriente se vuelve pobre en oxígeno (anaeróbica), matando las algas y los animales marinos. Esto reduce la población de peces. Si no se añaden desperdicios excesivos, la corriente se re-airea recogiendo oxígeno del aire. La vida marina reaparecerá lentamente, empezando con las algas y los pequeños animales marinos. Esto supone, por supuesto, que el problema se detuvo antes de cometer un daño irreparable. El Tratamiento Secundario de Aguas Residuales está diseñado para descomponer y evacuar el material de las aguas residuales antes de regresarlo a los lagos, riachuelos, ríos y océanos.

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Aireación

La aireación abastece de grandes cantidades de oxígeno a las aguas residuales para las bacterias aeróbicas y otros micro-organismos que ayudan a descomponer el material orgánico dañino en las aguas residuales. Los cúmulos de material de desecho sólido resultantes se asientan en el fondo del tanque, esto es llamado el lodo activado. Las aguas residuales aireadas son luego depositadas en un tanque de sedimentación 15

secundaria (clarificación secundaria) donde se les da tiempo a los micro-organismos útiles para que cumplan su función. Existen varios tipos de aireadores:  Aireación Dispersada: Este tipo de aireador envía largos volúmenes de aire de baja presión al interior de las aguas residuales forzando su ingreso a través de estructuras perforadas tipo red que se hallan sumergidas en el agua. El movimiento del aire crea la circulación que distribuye las aguas residuales aireadas en forma pareja.  Turbina A Motor: Este sistema dispersa el aire al entubarlo directamente hasta el fondo del tanque debajo de paletas impulsadas a motor que rompen las burbujas y las mezclan con el agua en movimiento.  Esparcidor: Este es un sistema similar pero los chorros de aire de alta presión en un depósito circular al fondo del tanque inician el movimiento del agua que dispersa el aire.  Aireador de Superficie: Este sistema utiliza un impulsor grande tipo turbina para levantar una columna de agua residual desde una columna abierta al fondo del tanque y rociarla al aire para su aireación natural. En algunos casos, estos tanques están cubiertos, y el agua es rociada a un espacio de aire sobre la línea del agua que ha sido cargada con oxígeno puro. Esto acelera enormemente el proceso de aireación, pero requiere de un elaborado sistema de oxígeno.

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Sedimentación Secundaria (Clarificador Secundario)

La Sedimentación Secundaria o Clarificación se combina con frecuencia con la aireación en un tanque grande o en una poza. La aireación ocurrirá en la parte superior y el asentado de lodos ocurrirá en el fondo. El corazón del sistema lo compone el lodo activado del proceso de aireación. Este material es rico en bacteria y de otros microbios útiles y es responsable de la descomposición de los materiales orgánicos y de la formación de flóculos para una evacuación adicional de sólidos, aceites y otros desperdicios. La etapa de Sedimentación Secundaria es necesaria para permitir que los flóculos se asienten y que impurezas superficiales adicionales sean retiradas de la superficie antes de salir hacia el efluente claro. Este producto final es extremadamente bajo en contenido orgánico.

6.4.

Tratamiento Terciario

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El tratamiento terciario es el procedimiento más completo para tratar el contenido de las aguas residuales, pero no ha sido ampliamente adoptado por ser muy caro. La finalidad de los tratamientos terciarios es eliminar la carga orgánica residual y aquellas otras sustancias contaminantes no eliminadas en los tratamientos secundarios, como, por ejemplo, los nutrientes, fósforo y nitrógeno. Este tratamiento consiste en un proceso físico-químico que utiliza la precipitación, la filtración y/o la cloración para reducir drásticamente los niveles de nutrientes inorgánicos, especialmente los fosfatos y nitratos del efluente final. El agua residual que recibe un tratamiento terciario adecuado no permite un desarrollo microbiano considerable. Estos procesos son de naturaleza biológica o físico química, siendo el proceso unitario más empleado el tratamiento físico-químico. Este consta de una coagulación floculación y una decantación.

6.5.

Principales pasos del tratamiento de aguas residuales

Desinfección Las aguas servidas tratadas normalmente contienen microorganismos patógenos que sobreviven a las etapas anteriores de tratamiento. Las cantidades de microorganismos van de 10.000 a 100.000 coliformes totales y 1.000 a 10.000 coliformes fecales por 100 ml de agua, como también se aíslan algunos virus y huevos de parásitos. Por tal razón es necesario proceder a la desinfección del agua. Esta desinfección es especialmente importante si estas aguas van a ser descargadas a aguas de uso recreacional, aguas donde se cultivan mariscos o aguas que pudieran usarse como fuente de agua para consumo humano. Los métodos de desinfección de las aguas servidas son principalmente la cloración y la ozonización, pero también se ha usado la bromación y la radiación ultravioleta. El más usado es la cloración por ser barata, fácilmente disponible y muy efectiva. Sin embargo, como el cloro es tóxico para la vida acuática el agua tratada con este elemento debe ser sometida a decloración antes de disponerla a cursos de agua natural. Desde el punto de vista de la salud pública se encuentra aceptable un agua servida que contiene menos de 1.000 coliformes totales por 100 ml y con una DBO inferior a 50 mg/L. La estructura que se usa para efectuar la cloración es la cámara de contacto. Consiste en una serie de canales interconectados por los cuales fluye el agua servida tratada de manera que ésta esté al menos 20 minutos en contacto con el cloro, tiempo necesario para dar muerte a los microorganismos patógenos. Tratamiento de los fangos Los sedimentos que se generan en las etapas primaria y secundaria se denominan fangos. Estos fangos contienen gran cantidad de agua (99%), microorganismos patógenos y 17

contaminantes orgánicos e inorgánicos. Se han desarrollado varios métodos para el tratamiento de los fangos e incluyen: digestión anaerobia, digestión aerobia, compostaje, acondicionamiento químico y tratamiento físico. El propósito del tratamiento de los fangos es destruir los microbios patógenos y reducir el porcentaje de humedad. La digestión anaerobia se realiza en un estanque cerrado llamado digestor y no requiere la presencia de oxígeno pues es realizada por bacterias que se desarrollan en su ausencia. Para el óptimo crecimiento de estos microorganismos se requiere una temperatura de 35 ° C. Las bacterias anaerobias degradan la materia orgánica presente en el agua servida, en una primera fase, a ácido propiónico, ácido acético y otros compuestos intermedios, para posteriormente dar como producto final metano (60 - 70 %), anhídrido carbónico (30%) y trazas de amoníaco, nitrógeno, anhídrido sulfuroso e hidrógeno. El metano y el anhídrido carbónico son inodoros; en cambio, el ácido propiónico tiene olor a queso rancio y el ácido acético tiene un olor a vinagre. La digestión aerobia se realiza en un estanque abierto y requiere la presencia de oxígeno y, por tanto, la inyección de aire u oxígeno. En este caso la digestión de la materia orgánica es efectuada por bacterias aerobias, las que realizan su actividad a temperatura ambiente. El producto final de esta digestión es anhídrido carbónico y agua. No se produce metano. Este proceso bien efectuado no produce olores. El compostaje es la mezcla del fango digerido aeróbicamente con madera o llantas trituradas, con el objetivo de disminuir su humedad para posteriormente ser dispuesto en un relleno sanitario.

Acondicionamiento químico Se puede aplicar tanto a los fangos crudos como digeridos e incluye la aplicación de coagulantes tales como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico y los polímeros, los que tienen como función ayudar a la sedimentación de las materias en suspensión y solución en el fango; la elutriación o lavado del fango, la cloración y la aplicación de floculante. Tratamiento físico Incluye el tratamiento por calor y el congelamiento de los fangos. Una vez concluida la etapa de digestión microbiana, ya sea aerobia o anaerobia, los fangos aún contienen mucha agua (alrededor de un 90%) por lo que se requiere deshidratarlos para su disposición final. Para ello se han diseñado dos métodos principales: secado por aire y secado mecánico. Deshidratación de los fangos 18

Se han hecho diversas estructuras para el secado por aire de los fangos. Entre ellas están: lechos de arena, lechos asistidos de arena, lagunas de fangos, lechos adoquinados y eras de secado. Para el secado mecánico existen filtros banda, filtros prensa, filtros de vacío y centrífugas. Los fangos deshidratados deben disponerse en una forma ambientalmente segura. Para ello, según el caso, pueden llevarse a rellenos sanitarios, ser depositados en terrenos agrícolas y no agrícolas o incinerados. La aplicación en terrenos agrícolas requiere que el fango no presente sustancias tóxicas para las plantas, animales y seres humanos. Lo habitual es que sí las contengan por lo que lo normal es que sean dispuestos en rellenos sanitarios o incinerados.

6. Métodos del proceso de tratamiento de aguas residuales: En métodos de tratamiento para las aguas residuales, pueden aplicarse diferentes técnicas según el nivel de descontaminación que se desee proporcionar al agua. La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales emplean procesos a nivel físico y bioquímico que permiten la depuración del agua a un nivel muy profundo.

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Tratamiento biológico. Este mecanismo es recomendable para las aguas que contengan materia biodegradable, fósforo, nitrógeno, aceites, grasas y lácteos. Este tratamiento se divide a su vez en procesos anaeróbicos, aeróbicos y anóxicos. Algunos de los mecanismos son las zanjas de oxidación, lagunas aireadas o lodos activados, entre otros.

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

Tratamiento físico. Como su nombre lo indica, los agentes contaminantes pueden ser eliminados por procesos físicos como filtración, flotación sedimentación, entre otros procesos.



Tratamiento químico. Este es ideal para el agua que está pervertida por sustancias complejas o tóxicas y utiliza procesos como la precipitación, ósmosis inversa, neutralización y oxidación.

7. Tratamiento de aguas residuales y su impacto ambiental Cuando hablamos del tratamiento de aguas residuales tenemos que tener en cuenta que se debe planificar y gestionar de una manera adecuada para que además pueda generar un impacto positivo en el medio ambiente, que pueden ir desde el incremento en el rendimiento de la agricultura y la acuicultura. Además de eliminar diversos contaminantes que en muchos casos nos favorece tales como:    

Recuperar zonas áridas que estén en peligro de desertificación, mediante riegos y fertilización. Evitando el agotamiento del oxígeno que produce la contaminación en el agua. El agua tratada puede utilizarse para regar zonas verdes urbanas (campos de golf, parques, etc.). En zonas áridas o semiáridas en las que el agua es escasa, puede reutilizarse de nuevo para uso agropecuario.

Por ello con el fin de beneficiar y sobre todo perjudicar lo menos posible al medioambiente es que se construye las plantas de tratamientos residuales, pero esta forma de tratamiento de aguas tiene tanto efectos positivos como negativos: Impacto positivo   

En primer lugar, disminuyen la carga microbiológica descargada. Además de conservar los espacios ecológicos y de la capacidad de reproducción en el ecosistema. Por último, los ríos contienen menor cantidad de materia orgánica.

Impacto negativo  

En muchas plantas lo que producen son malos olores. Cuando el agua no ha pasado un debido tratamiento, se acumulan elementos que son muy nocivos para los cultivos 20

 

Cuando no hay un debido control en el proceso de filtración y drenaje se deteriora el suelo aumentando la saturación del agua. Puede llegar a contaminarse el agua subterránea mediante contaminantes que no han sido removidos por el sistema de tratamiento.

Según últimas informaciones del Banco Mundial, aproximadamente en Latinoamérica más de 300 millones de habitantes en las ciudades producen 225,000 toneladas de residuos

sólidos cada día. Sin embargo, solo el 5% de las aguas de alcantarilla reciben el tratamiento debido. Otro problema es que, debido a la ausencia de un tratamiento, las aguas negras son vertidas en las aguas superficiales, produciendo un peligro inminente para la salud humana, los animales y la ecología. A todo esto, le sumamos que en toda Latinoamérica muchas de las corrientes son receptoras de las descargas directas de diversos residuos industriales y domésticos. Esta contaminación del suelo se produce tanto en las áreas urbanas, así como rurales.

8. PTAR en el Perú El Perú genera aproximadamente 2 217 946 m3 por día de aguas residuales descargadas a la red de alcantarillado de las EPS Saneamiento. El 32% de estas recibe tratamiento. Cada habitante en el Perú genera 142 litros de aguas residuales al día. Lima genera aproximadamente 1 202 286 m3 por día de aguas residuales descargadas a la red de alcantarillado de las EPS Saneamiento. El 20,5% de estas recibe tratamiento. Qué cantidad de agua residual genera al día una persona en el Perú En la selva: 136 litros por habitante al día En la sierra: 144 litros por habitante al día 21

En la costa: 145 litros por habitante al día En la actualidad existen 204 plantas de tratamiento de aguas residuales en el Perú las cuales cumplen con todas las normativas

Las 10 PTAR más grandes del Perú:

Entidades vinculadas a la fiscalización ambiental de las aguas residuales municipales Autoridad Nacional del Agua (ANA), Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, Gobiernos locales Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental (OEFA), Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento (SUNASSEntidades Prestadoras de Servicios de Saneamiento (EPS Saneamiento Ministerio de Salud (MINSA). Déficit de cobertura por Entidades Prestadoras de Servicios de Saneamiento (EPSSaneamiento) a nivel nacional De las 50 EPS Saneamiento que brindan el servicio de alcantarillado, sólo se brinda cobertura al 69,65% de la población urbana. La población no cubierta vierte directamente 22

sus aguas residuales sin tratamiento al mar, ríos, lagos, quebradas o, las emplean para el riego de cultivos. Las Entidades Prestadoras de Servicios de Saneamiento (EPS Saneamiento) no brindan un servicio adecuado de tratamiento de aguas residuales. Hay sobrecarga de aguas residuales en las plantas de tratamiento cuya infraestructura es insuficiente, lo cual origina que los efluentes tratados excedan los límites máximos permisibles (LMP), y no se cumplan con los estándares de calidad ambiental (ECA). Esto genera problemas ambientales como la contaminación de los cuerpos de agua y la generación de malos olores que causan conflictos con la población. La disposición de aguas residuales sin tratamiento alguno y las aguas residuales tratadas inadecuadamente contaminan los cuerpos de agua natural. A su vez, por infiltración en el subsuelo contaminan las aguas subterráneas, por lo que se convierten en focos infecciosos para la salud de las poblaciones, así como para la flora y fauna del lugar. Las aguas residuales descargadas a la red de alcantarillado que no son derivadas a las PTAR son vertidas sin ningún tratamiento a los cuerpos de agua natural, terrenos baldíos, o son empleadas en prácticas inadecuadas como riego de cultivos, lo que representa un riesgo para la salud y el ambiente.

9. Ventajas y desventajas de PTAR Ventajas de PTAR: 

Aporte de agua procesada limpia y Segura: Mucha gente no sabe que las aguas residuales se pueden convertir en agua reutilizable. Los productos tóxicos se eliminan en el proceso de tratamiento que produce agua limpia y segura. Alrededor del 3 % del agua de la Tierra es potable. Se trata de un recurso renovable. Sin embargo, es muy lento el proceso por el que los productos tóxicos son eliminados a través de la evaporación y la lluvia. El tratamiento de las aguas residuales hace más rápido el proceso y aporta agua reutilizable limpia y segura. 23

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Ahorro de dinero: Un sistema de tratamiento de aguas residuales industriales bien aplicado y en buen estado de mantenimiento puede facilitar el ahorro de dinero a largo plazo y, a su vez, garantizar el cumplimiento de la normativa y la legislación.

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Conveniencia para el medio ambiente: El objetivo principal del tratamiento de las aguas es la eliminación de los productos químicos nocivos. Por ello, no deben constituir ningún impacto negativo para el medio ambiente al introducirse en el suelo. Puede suponer un problema complejo si se trata de residuos industriales. Como inversión importante, se recomienda la implementación de un sistema de alta calidad para el tratamiento de las aguas residuales.

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Ahorro de agua: Tiene lugar un ahorro real de agua debido a la planta de tratamiento de efluentes. En la medida en que la planta recicla el agua contaminada el proceso supone una pérdida inferior de agua, lo que, de nuevo, es positivo para el medio ambiente.

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Un modo de minimizar los residuos: El tratamiento de aguas residuales industriales constituye un modo de reducir los residuos generados. Del mismo modo que facilita el ahorro de dinero, garantiza la eliminación de los productos químicos en el agua tratada de modo seguro y respetuoso con el medio ambiente.

Desventajas de PTAR: 

Insuficiente generación de alcalinidad y metano cuando se depuran aguas residuales muy diluidas.

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Cinética lenta a bajas temperaturas.

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Ciertos compuestos como NH4+ (amoníaco), PO43-(fosfato) y S2- quedan en disolución. Por este motivo, si es necesario, se tiene que usar un tratamiento posterior. 10. Conclusiones  Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño.  Las plantas de tratamiento requieren de gran cantidad de equipo especializado para cada uno de los procesos involucrados en la depuración del agua.  Las plantas de tratamientos residuales se hacen con el fin de beneficiar y sobre todo perjudicar lo menos posible al medioambiente.

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