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• Misael Mendoza

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

TECNOLOGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO

TECNOLÓGICO TLAXIACO

CLAVE: 20DIT0004L

nombre: MISAEL MENDOZA ORTIZ

CARRERA: ING. CIVIL

PROYECTO DE INVESTIGACION: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

1

DE

TLAXIACO, OAXACA A 30 DE AGOSTO DEL 2016.

INTRODUCCIÓN 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. 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. Las aguas residuales son materiales derivados de residuos domésticos o de procesos industriales,

los

cuales

por

razones

de salud

pública y

por

consideraciones de recreación económica y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes convencionales. Los materiales inorgánicos como la arcilla, sedimentos y otros residuos se pueden eliminar por métodos mecánicos y químicos; sin embrago, si el material que debe ser eliminado es de naturaleza orgánica, el tratamiento implica usualmente actividades de microorganismos que oxidan y convierten la materia orgánica en CO2, es por esto que nos tratamientos de las aguas de desecho son procesos en los cuales los microorganismos juegan papeles cruciales. El tratamiento de las aguas residuales da como resultado la eliminación de microorganismos patógenos, evitando así que estos microorganismos lleguen a ríos o a otras fuentes de abastecimiento. Específicamente el tratamiento biológico de las aguas residuales es considerado un tratamiento secundario ya que este está ligado íntimamente a dos procesos microbiológicos, los cuales pueden ser aerobios

y

anaerobios.

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN................................................................................................... 2 JUSTIFICACIÓN.................................................................................................... 4 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES................................................5 1.- PLANTAS POTABILIZADORAS..........................................................................6 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES...............................................................8 TIPOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS...............................8 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES...............................................................9 PLANTAS DESALADORAS.................................................................................... 9 2.- TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LAS AGUAS RESIDUALES..............................10 Amplio Rango de Procesos Biológicos..........................................................11 Tratamiento Aeróbico de Aguas Residuales...................................................11 Tratamiento Anaeróbico............................................................................... 11 TRATAMIENTO TERCIARIO................................................................................. 12 Desinfección................................................................................................... 13 Otros Tratamientos....................................................................................... 14 EL TRATAMIENTO DE LOS FANGOS....................................................................14 Ventajas.......................................................................................................... 15 DESVENTAJA.................................................................................................... 16 CONCLUSIONES................................................................................................ 24 RECOMENDACIONES......................................................................................... 25 BIBLIOGRAFIA................................................................................................... 27

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JUSTIFICACIÓN

la importancia de la integración entre el hombre y el medio ambiente es importante en estos últimos tiempos, nosotros pretendemos formarnos como personas amigables y fomentadoras de soluciones ante los desastres del hombre para tener un control sobre su consumo.

principalmente el enfocarse en la planta de tratamiento de aguas residuales donde vimos un alto potencial de conflictos tanto del manejo de la planta y de su entorno con la sociedad, es un reto para nosotros como estudiantes. Este proyecto se realiza con el fin de dar solución a una problemática que ha permanecido durante mucho tiempo para así poder presentar soluciones pertinentes que ayuden a el mejoramiento de la misma, evitar los malos olores causados, mejorara la calidad de vida de la comunidad cercana y evitara problemas futuros.

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CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES El conocimiento de la naturaleza del agua residual es fundamental de cara al proyecto y explotación de las infraestructuras tanto de recogida como de tratamiento y evacuación de las aguas residuales, así como para la gestión de la calidad medioambiental. Para facilitar este conocimiento, en este capítulo se proporciona información sobre las diferentes áreas temáticas de interés, que incluyen: introducción a las características físicas, químicas y biológicas del agua residual; definición y utilidad de las características físicas; definición y utilidad de las características químicas; definición y utilidad de las características biológicas; composición de las aguas residuales; y estudios de caracterización de aguas residuales.

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1.- PLANTAS POTABILIZADORAS Se denomina estación de tratamiento de agua potable 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: 1. combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo. 2. tratamiento integrado para producir el efecto esperado. 3. tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica relacionada con algún tipo de contaminante). 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. 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.

PLANTAS POTABILIZADORAS 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 6

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

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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Las aguas residuales pueden provenir de actividades industriales o agrícolas y del uso doméstico. Los tratamientos de aguas industriales son muy variados, según el tipo de contaminación, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación química y biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc.      

En el caso de agua urbana, los tratamientos suelen incluir la siguiente secuencia: pretratamiento tratamiento primario tratamiento secundario Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales), y su núcleo es el tratamiento biológico o secundario, ya que el agua residual urbana es fundamentalmente de carácter orgánico.

TIPOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS Pretratamiento. Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores. Tratamiento primario o tratamiento físico-químico: busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de diversos tipos de oxidación química. Tratamiento secundario o tratamiento biológico: se emplea de forma masiva para eliminar la contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos físico-químicos. Suele aplicarse tras los anteriores. Consisten en la oxidación aerobia de la materia orgánica o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor medida que, a su 8

vez, deben ser tratados para su reducción, acondicionamiento y destino final. Tratamiento terciario, de carácter físico-químico o biológico: desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los tratamientos primarios o secundarios, sino que utiliza técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido

final,

mejorando

alguna

de

sus

características.

Si

se

emplea

intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales, e incluso para potabilización (reciclaje de efluentes). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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.  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. 9

 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

2.- TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LAS AGUAS RESIDUALES El tratamiento biológico de aguas residuales es un proceso que parece simple en la superficie ya que utiliza procesos naturales para ayudar a la descomposición de sustancias orgánicas, pero en realidad, es un proceso complejo que se ubica en la intersección de la biología y bioquímica, y que no es comprendido en su totalidad. Los tratamientos biológicos dependen de las bacterias, nematodos y otros pequeños organismos que descomponen los residuos orgánicos mediante procesos celulares normales. Las aguas residuales contienen generalmente una colección de materia orgánica, compuesta por residuos, desechos y alimentos parcialmente digeridos. También pueden contener organismos patógenos, metales pesados y toxinas. El objetivo del tratamiento biológico de aguas residuales es la creación de un sistema en el que los productos de la descomposición puedan ser fácilmente recogidos para su adecuada eliminación. Los científicos han sido capaces de controlar y perfeccionar los procesos biológicos aeróbicos y anaeróbicos para lograr la eliminación óptima de las sustancias orgánicas existentes en las aguas residuales. Estos tipos de tratamientos se utilizan en todo el mundo porque son eficaces y económicos en comparación con muchos otros procesos de tipo mecánico o químico. El tratamiento biológico de aguas residuales es a menudo un proceso de tratamiento secundario, usado para remover los materiales remanentes luego de efectuado un tratamiento primario. En el proceso de tratamiento primario del agua, se eliminan de las aguas residuales los sedimentos o sustancias pesadas, como el aceite. 10

Amplio Rango de Procesos Biológicos Los procesos biológicos utilizados para el tratamiento de aguas residuales incluyen aplicaciones subsuperficiales, como son los sistemas de disposición en tanques sépticos o aeróbicos; una amplia variedad de tipos de aireación, incluyendo la aireación superficial y por rociado; procesos de lodos activados; estanques y lagunas; filtros percoladores; y digestión anaeróbica. Los humedales construidos y diversos tipos de filtración también son considerados procesos de tratamiento biológico Estos tipos de métodos de tratamiento de aguas residuales pueden dividirse generalmente en procesos anaeróbicos y procesos aeróbicos. Por “aeróbico” se entiende a un proceso en el que el oxígeno está presente, mientras que el término anaeróbico describe un proceso biológico en que el oxígeno está ausente. Tratamiento Aeróbico de Aguas Residuales Los procesos de tratamiento aeróbicos de aguas residuales incluyen diversos tipos de tratamiento como son los de lodos activados, zanjas de oxidación, filtros percoladores, tratamientos basados en lagunas y en la digestión aerobia. Los sistemas de aireación difusa, por ejemplo, ayudan a maximizar la transferencia de oxígeno y minimizar los olores a medida que las aguas residuales son tratadas. La aireación es una de las primeras etapas del tratamiento debido a que las útiles bacterias y otros organismos necesitan oxígeno para descomponer las sustancias orgánicas existentes en las aguas residuales a tratar. Un buen ejemplo de un método de tratamiento aeróbico es el proceso de lodos activados. Se trata de un tratamiento biológico ampliamente probado utilizado para el tratamiento secundario de aguas residuales domésticas e industriales. Es muy adecuado para el tratamiento de flujos de residuos ricos en contenido orgánico o biodegradable y se usa para tratar las aguas residuales municipales; las aguas residuales generadas por el procesamiento de pulpa y papel o las provenientes de las industrias alimenticias como es el caso del procesamiento de la carne; y para el tratamiento de los desechos de las industrias que elaboran corrientes de residuos que contienen moléculas de carbono. Tratamiento Anaeróbico Por el contrario, el tratamiento anaeróbico utiliza bacterias para ayudar a que el material orgánico se degrade en un ambiente sin oxígeno. Las lagunas y los tanques sépticos se encuentran entre los distintos métodos de tratamiento anaerobio. El tratamiento anaeróbico más conocido es la digestión anaeróbica, que se utiliza para el tratamiento de alimentos y efluentes provenientes de la

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elaboración de bebidas, de las aguas residuales municipales, efluentes químicos y el tratamiento de residuos agrícolas. La digestión anaeróbica también puede producir biogás, que es un complemento cada vez más importante y valioso del tratamiento de aguas residuales. Permite a los usuarios generar una fuente de ingresos a partir del aprovechamiento de los residuos. El tipo de tratamiento biológico seleccionado para el tratamiento de las aguas residuales, ya sea aeróbico o anaeróbico depende de una amplia gama de factores, como por ejemplo el cumplimiento de regulaciones ambientales relacionadas con la composición del agua descargada a las aguas superficiales como lagos, ríos o arroyos. TRATAMIENTO TERCIARIO El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, etc.) Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente. Filtración La filtración de arena retiene gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración retiene las toxinas residuales. Lagunaje Artículo principal: Lagunaje

Esquem a de una depuradora por lagunaje.

El tratamiento de lagunas proporciona sedimentación y mejora biológica adicional por almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Se trata de una imitación de los procesos de autodepuración que un río o un lago somete las aguas residuales de 12

forma natural. Estas lagunas son altamente aerobias y se da a menudo la colonización por macrofitos nativos, especialmente cañas. Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño tales como Daphnia y especies de Rotifera ayudan eficazmente al tratamiento reteniendo partículas finas. El sistema de lagunaje es barato y fácil de mantener, pero presenta los inconvenientes de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para depurar las aguas de grandes núcleos. Humedales artificiales Los humedales artificiales incluyen camas de caña o una serie de métodos similares que proporcionan un alto grado de mejora biológica aerobia y pueden utilizarse a menudo en lugar del tratamiento secundario para las poblaciones pequeñas, también para la fitorremediación. Remoción de nutrientes Las aguas residuales pueden contener también altos niveles de los nutrientes nitrógeno y fósforo. Eso en ciertas formas puede ser tóxico para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo, amoníaco) o puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas). Las algas pueden producir toxinas, y su muerte y consumo por bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxígeno en el agua y asfixiar peces y otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga de los ríos a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar pérdidas entrópicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la contaminación en el agua. La retirada del nitrógeno o del fósforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica. La oxidación anaeróbica se define como aquella en que la descomposición se ejecuta en ausencia de oxígeno disuelto y se usa el oxígeno de compuestos orgánicos, nitratos y nitritos, los sulfatos y el CO2, como aceptador de electrones. En el proceso conocido como desnitrificación, los nitratos y nitritos son usados por las bacterias facultativas, en condiciones anóxicas, condiciones intermedias, con formación de CO2, agua y nitrógeno gaseoso como productos finales. 2 En este proceso, bacterias específicas llamadas organismos acumuladores de polifosfato, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fósforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen un alto valor del fertilizante. Aunque esto hace la operación difícil y a menudo sucia, la eliminación

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química del fósforo requiere una huella significativamente más pequeña del equipo que la de retiro biológico y es más fácil de operar. Desinfección El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas residuales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo: turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos.

Otros Tratamientos Otros tratamientos como la cloración y la adsorción por carbón se utilizan generalmente como tratamientos adjuntos a los tratamientos biológicos. Las tecnologías basadas en el uso de membranas, tales como la ósmosis inversa y ultrafiltración, pueden utilizarse en combinación con diferentes tipos de tratamientos biológicos. Puede haber casos en que los tratamientos biológicos contribuyen a la contaminación. Esto ocurre cuando el proceso no elimina suficiente material orgánico de las aguas residuales. Cuando se descarga esta agua tratada nominalmente, proporciona nutrientes, como nitrógeno o fósforo, a los microorganismos que tienen una presencia natural lo que les permite consumir demasiado oxígeno del ambiente circundante, contribuyendo a la eutrofización, una condición perjudicial al medio ambiente y que puede conducir a la muerte de peces y a las floraciones abundantes de algas. Los investigadores siguen investigando y experimentando con el agregado de elementos o procesos a los métodos convencionales de tratamiento biológico de aguas residuales con el fin de optimizar los aspectos del proceso. Por ejemplo, investigadores finlandeses han añadido sulfato de hierro a las aguas residuales antes del tratamiento biológico para reducir el fósforo en aguas residuales difíciles de tratar provenientes de molinos de pulpa. Otros investigadores utilizan luz ultravioleta para eliminar sustancias complicadas como es el caso de los residuos químicos y compuestos farmacéuticos.

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EL TRATAMIENTO DE LOS FANGOS Los sólidos primarios gruesos y los biosólidos secundarios acumulados en un proceso del tratamiento de aguas residuales se debe tratar y disponer de una manera segura y eficaz. Este material a menudo se contamina inadvertidamente con los compuestos orgánicos e inorgánicos tóxicos (por ejemplo: metales pesados). El propósito de la digestión es reducir la cantidad de materia orgánica y el número de los microorganismos presentes en los sólidos que causan enfermedades. Las opciones más comunes del tratamiento incluyen la digestión anaerobia, la digestión aerobia, y el abonamiento. La digestión anaeróbica La digestión anaeróbica es un proceso bacteriano que se realiza en ausencia del oxígeno. El proceso puede ser la digestión termofílica en la cual el fango se fermenta en tanques en una temperatura de 55 °C o mesofílica, en una temperatura alrededor de 36 °C. Sin embargo, permitiendo tiempo de una retención más corta, así en los pequeños tanques, la digestión termofílica es más expansiva en términos de consumo de energía para calentar el fango. La digestión anaerobia genera biogás con una parte elevada de metano que se puede utilizar para el tanque y los motores o las micro turbinas del funcionamiento para otros procesos en sitio. En plantas de tratamiento grandes, se puede generar más energía eléctrica de la que las máquinas requieren. La generación del metano es una ventaja dominante del proceso anaeróbico. Su desventaja dominante es la del largo plazo requerido para el proceso (hasta 30 días) y el alto costo de capital. Ventajas 

Con respecto a la tecnología, se puede decir que lo que influye es la soportabilidad, la cual en este tipo de tratamiento puede sostener altas cargas orgánicas aun operando a tiempos de residencia hidráulica muy cortos y el tiempo, ya que puede soportar altos periodos sin alimentación del proceso y 15

también se puede llegar a obtener una alta concentración de biomasa contenida en los sistemas. Cabe destacar que la consolidación de esta tecnología, se basa en el diseño y la operación del mismo. Que a diferencia del sistema

aerobio

es

necesario

zonas aerobias,

y

estabilidad

de

la

sedimentación. 

Otro aspecto es el volumen, ya que, en efectos anaerobios, la producción de este tratamiento se puede llevar a cabo utilizando el 80 % menos de lodo en comparación con los sistemas aerobios y también llegar a producir gas. Este tipo de gas se le denomina como el gas metano, el cual tiene un aprovechamiento en la planta, ya que no requiere mucho consumo energético durante su operación y sirve para que se pueda utilizar como una fuente de energía alterna, usando la demanda de requerimientos nutricionales, los cuales son bajos y no la demanda de los desechos industriales que necesita el sistema aerobio.



Y sobre la base de la infraestructura en comparación con los sistemas aerobios, no se requiere de grandes espacios, ya que el tratamiento anaerobio se puede usar una infraestructura relativamente pequeña para la alta tasa de los sistemas.

Bajo condiciones del laboratorio es posible generar directamente cantidades útiles de electricidad del fango orgánico usando bacterias electroquímicas activas naturales. Potencialmente, esta técnica podría conducir a una forma ecológica de generación de energía, pero para ser eficaz, una célula de combustible microbiana debe maximizar el área de contacto entre el efluente y la superficie bacteriarevestida del ánodo, lo que podría disminuir seriamente el rendimiento del proceso.

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DESVENTAJA Los principales inconvenientes están asociados a los costes de instalación y

de

mantenimiento. En

este

sentido

se

están

reduciendo

considerablemente los costes asociados a medida que la tecnología va siendo aplicada, ya que, por un lado, el precio de la membrana es más asequible y, por otro, se ha mejorado tanto en los materiales de ésta como en la implantación del sistema, reduciéndose así los costes de explotación y mantenimiento. Operacionalmente, uno de los problemas más importantes que sufren este tipo de sistemas se debe al ensuciamiento debido a la formación de una capa de lodo, coloides y soluto que se acumulan sobre la superficie de la membrana, impidiendo el comportamiento adecuando de ésta. La digestión aeróbica La digestión aeróbica es un proceso bacteriano que ocurre en presencia del oxígeno. Bajo condiciones aeróbicas, las bacterias consumen rápidamente la materia orgánica y la convierten en el dióxido de carbono. Una vez que haya una carencia de la materia orgánica, las bacterias mueren y son utilizadas como alimento por otras bacterias. Esta etapa del proceso se conoce como respiración endógena. La reducción de los sólidos ocurre en esta fase. Porque ocurre la digestión aeróbica mucho más rápidamente, los costos de capital de digestión aerobia son más bajos. Sin embargo, los gastos de explotación son característicos por ser mucho mayores para la digestión aeróbica debido a los costes energéticos para la aireación necesitada para agregar el oxígeno al proceso.

La composta o abonamiento El abonamiento o composta es también un proceso aeróbico que implica el mezclar de los sólidos de las aguas residuales con fuentes del carbón tales como 17

aserrín, paja o virutas de madera. En presencia del oxígeno, las bacterias digieren los sólidos de las aguas residuales y la fuente agregada del carbón y, al hacer eso, producen una cantidad grande de calor. Los procesos anaerobios y aerobios de la digestión pueden dar lugar a la destrucción de microorganismos y de parásitos causantes de enfermedades a un suficiente nivel para permitir que los sólidos digeridos que resultan sean aplicados con seguridad a la tierra usada como material de la enmienda del suelo (con las ventajas similares a la turba) o usada para la agricultura como fertilizante a condición de que los niveles de componentes tóxicos son suficientemente bajos.

La depolimerización termal

La depolimerización termal utiliza pirolisis acuosa para convertir los organismos complejos reducidos al aceite. El hidrógeno en el agua se inserta entre los vínculos químicos en polímeros naturales tales como grasas, las proteínas y la celulosa. El oxígeno del agua combina con el carbón, el hidrógeno y los metales. El

resultado

es aceite,

gases

combustibles

de

la

luz

tales

como metano, propano y butano, agua con las sales solubles, bióxido de carbono, y un residuo pequeño del material insoluble inerte que se asemeja a la roca y al carbón pulverizados. Se destruyen todos los organismos y muchas toxinas orgánicas. Las sales inorgánicas tales como nitratos y fosfatos siguen siendo en el agua después del tratamiento en los niveles suficientemente altos que el tratamiento adicional está requerido. La energía de descomprimir el material se recupera, y el calor y la presión de proceso se acciona generalmente de los gases combustibles ligeros. El aceite se trata generalmente más lejos para hacer un grado ligero útil refinado del aceite, tal como algunos diésel y aceites de calefacción, y después se vende.

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La elección de un método de tratamiento sólido de las aguas residuales depende de la cantidad de sólidos generados y de otras condiciones específicas del lugar. Sin embargo, generalmente el abonamiento es lo más a menudo posible aplicado a los usos en pequeña escala seguidos por la digestión aerobia y entonces la digestión anaerobia para grandes escalas como en los municipios.

Deposición de fangos

Cuando se produce un fango líquido, un tratamiento adicional puede ser requerido para hacerlo conveniente para la disposición final. Típicamente, los fangos se espesan (desecado) para reducir los volúmenes transportados para la disposición. Los procesos para reducir el contenido en agua incluyen lagunas en camas de sequía para producir una torta que pueda ser aplicada a la tierra o ser incinerada; el presionar, donde el fango se filtra mecánicamente, a través de las pantallas del paño para producir a menudo una torta firme; y centrifugación donde el fango es espesado centrífugo separando el sólido y el líquido. 4 Los fangos se pueden disponer por la inyección líquida para aterrizar o por la disposición en un terraplén. Hay preocupaciones por la incineración del fango debido a los agentes contaminadores del aire en las emisiones, junto con el alto coste de combustible suplemental, haciendo esto medios menos atractivos y menos comúnmente construidos del tratamiento y de la disposición del fango. No hay proceso que elimine totalmente los requisitos para la disposición de biosólidos. En Australia del sur, después de la centrifugación, el fango entonces es secado totalmente por la luz del sol. Los biosólidos ricos en nutrientes entonces se proporcionan a los granjeros para utilizar como fertilizante natural. Este método ha reducido la cantidad de terraplén generada por el proceso cada año.

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La fotobiodepuración de aguas residuales La fotobiodepuración de aguas residuales es un proceso que implica la presencia de luz solar y organismos fotosintéticos para en el proceso de depuración. Generalmente la fotobiodepuración es llevada a cabo por microorganismos fotosintéticos, como microalgas y cianobacterias, en fotobioreactores, reactores específicamente diseñados para aprovechar la luz solar y favorecer el crecimiento de estos microorganismos.

El tratamiento en el ambiente de recepción La introducción de aguas residuales que trata la planta influye en los procesos de muchos ríos pequeños, en una planta de tratamiento de aguas residuales se diseñan los procesos naturales del tratamiento que ocurren en el ambiente, si ese ambiente es un cuerpo natural del agua o la tierra. Si no se ha sobrecargado, las bacterias en el ambiente consumirán los contaminantes orgánicos, aunque ésta reducirá los niveles del oxígeno en el agua y puede cambiar perceptiblemente la ecología total del agua de recepción. Las poblaciones bacterianas nativas alimentan en los contaminantes orgánicos, y los números de microorganismos que causan enfermedades son reducidos por condiciones ambientales naturales tales como depredación, exposición a la radiación ultravioleta, etc.

Potenciales impactos ambientales Los contaminantes de las aguas servidas municipales, o aguas servidas domésticas, son los sólidos suspendidos y disueltos que consisten en: materias orgánicas e inorgánicas, nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, y microorganismos patógenos. Los desechos humanos sin un tratamiento apropiado, eliminados en su punto de origen o recolectados y transportados,

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presentan un peligro de infección parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales, incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la fuente de agua y la comida). Cabe mencionar que las aguas de lluvia urbana pueden contener los mismos contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas. Cuando las aguas servidas son recolectadas, pero no tratadas correctamente antes de su eliminación o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en las proximidades del punto de descarga. Los organismos acuáticos y marinos pueden ser perjudicados aún más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta los organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias). Si la descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de nutrientes puede ocasionar la eutrofización, con molesta vegetación que puede afectar a las pesquerías y áreas recreativas. Los desechos sólidos generados en el tratamiento de las aguas servidas (grava, cerniduras, y fangos primarios y secundarios) pueden contaminar el suelo y las aguas si no son manejados correctamente. Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es positivo. Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud pública en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, y aumentos en los usos beneficiosos de las aguas receptoras. Adicionalmente, la instalación de un sistema de recolección y tratamiento de las aguas servidas posibilita un control más efectivo de las aguas servidas industriales mediante su tratamiento previo y conexión con el alcantarillado público, y ofrece el potencial para la reutilización beneficiosa del efluente tratado y de los fangos.

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Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisión de sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de las pesquerías, mayores actividades y rentas turísticas y recreativas, mayor productividad agrícola y forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en caso de ser reutilizado el efluente y los fangos, y menores demandas sobre otras fuentes de agua como resultado de la reutilización del efluente. De éstos, varios potenciales impactos positivos se prestan para la medición, por lo que pueden ser incorporados cuantitativamente en el análisis de los costos y beneficios de varias alternativas al planificar proyectos para las aguas servidas. Los beneficios para la salud humana pueden ser medidos, por ejemplo, mediante el cálculo de los costos evitados, en forma de los gastos médicos y días de trabajo perdidos que resultarían de un saneamiento defectuoso. Los menores costos del tratamiento de agua potable e industrial y mayores rentas de la pesca, el turismo y la recreación, pueden servir como mediciones parciales de los beneficios obtenidos del mejoramiento de la calidad de las aguas receptoras. En una región donde es grande la demanda de viviendas, los beneficios provenientes de proporcionar lotes con servicios pueden ser reflejados en parte por la diferencia en costos entre la instalación de la infraestructura por adelantado o la adecuación posterior de comunidades no planificadas. A menos que sean correctamente planificados, ubicados, diseñados, construidos, operados y mantenidos, es probable que los proyectos de aguas servidas tengan un impacto total negativo y no produzcan todos los beneficios para los cuales se hizo la inversión, afectando además en forma negativa a otros aspectos del medio ambiente.

Problemas socioculturales Las instalaciones de tratamiento requieren tierra; su ubicación puede resultar en la repoblación involuntaria. Es más, las obras de tratamiento y eliminación pueden 22

crear molestias en las cercanías inmediatas, al menos ocasionalmente. A menudo, las tierras y los barrios elegidos, corresponden a los "grupos vulnerables" que son los menos capacitados para afrontar los costos de la reubicación y cuyo ambiente vital ya está alterado. Se debe tener cuidado de ubicar las instalaciones de tratamiento y eliminación donde los olores o ruidos no molestarán a los residentes u otros usuarios del área, manejar la reubicación con sensibilidad, e incluir en el plan de atenuación del proyecto, provisiones para mitigar o compensar los impactos adversos sobre el medio ambiente humano.

Tecnología apropiada El concepto de la tecnología apropiada en los sistemas de agua servida, abarca dimensiones técnicas, institucionales, sociales y económicas. Desde un punto de vista técnico e institucional, la selección de tecnologías no apropiadas, ha sido identificada como una de las principales causas de fallas en el sistema. El ambiente de las aguas servidas es hostil para el equipo electrónico, eléctrico y mecánico. Su mantenimiento es un proceso sin fin, y requiere de apoyo (repuestos, laboratorios, técnicos capacitados, asistencia técnica especializada, y presupuestos adecuados). Aún en los países desarrollados, son los sistemas más sencillos, elegidos y diseñados con vista al mantenimiento, los que brindan un servicio más confiable. En los países en desarrollo, donde es posible que falten algunos ingredientes para un programa exitoso de mantenimiento, ésta debe ser la primera consideración al elegir tecnologías para las plantas de tratamiento y estaciones de bombeo. En comunidades pequeñas y ambientes rurales, las opciones técnicas suelen ser más sencillas, pero las consideraciones institucionales se combinan con las sociales y siguen siendo extremadamente importantes. Las instituciones locales deben ser capaces de manejar los programas o sistemas de saneamiento; la participación comunitaria puede ser un elemento clave en su éxito.

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La economía forma parte de la decisión de dos maneras. No es sorprendente que las tecnologías más sencillas, seleccionadas por su facilidad de operación y mantenimiento, suelen ser las menos costosas para construir y operar. Sin embargo, aun cuando no lo sean, como puede ser el caso cuando gran cantidad de tierra debe ser adquirida para los estanques de estabilización, un sistema menos costoso que fracasa, finalmente sería más costoso que otro más caro que opera de manera confiable.

Tratamiento de agua por procesos biotecnológicos El proceso natural de la limpieza del agua se consigue gracias a una bacteria que se alimenta de los desechos que contienen las aguas servidas. Gracias a esta bacteria, aparecen los sistemas de tratamiento de aguas por medios biológicos de biodigestión, donde por medio de diversos métodos se pone en contacto esta bacteria con el agua para acelerar el proceso natural. Utilizando una película fija de bacteria en diversas piezas de ingenierías distintas (estudiadas para tener mejor contacto con el agua a la hora de limpiarla) el agua se pone en contacto con la bacteria para provocar una biodigestión mucho más rápida que el proceso natural. En comparación con otras tecnologías y métodos para la limpieza de las aguas residuales, la película fija es sin duda una de las opciones más fuertes gracias a su tamaño, fácil utilización, coste y espacio necesario para su construcción.

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CONCLUSIONES Al realizarse el proyecto propuesto, se alcanzará un gran beneficio para el ecosistema y un aporte valioso para el desarrollo de la población por la importancia que tiene la depuración de las aguas residuales domésticas. El sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto es completamente natural, no habría ruidos por motores, consumo de energía eléctrica, contaminación del aire, etc. En el presupuesto referencial se observa que este tipo de tratamiento puede resultar más económico que los tratamientos convencionales aireados, ya que no necesita de energía eléctrica para su funcionamiento (no es necesario el uso de bombas, turbinas, blowers, paletas, etc). Tal vez el costo de inversión o costo inicial sea mayor que los mencionados anteriormente, pero puede ser que en el primer año de funcionamiento ya exista compensación y hasta un ahorro por nuestro sistema propuesto, ya que un sistema convencional aireado para esta población

necesita

aproximadamente

de

una

fuerte

inversión

para

su

funcionamiento, debido al gran uso de energía eléctrica. La operación y mantenimiento también resulta poco costosa, ya que no necesita de mano de obra especializada para ello.

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RECOMENDACIONES Lastimosamente este sistema ha sido estudiado en su mayor parte en países con climas muy fríos por lo que se recomienda realizar más estudios e investigaciones para adecuar los modelos de diseño a las condiciones locales y analizar sus comportamientos con otros factores aparte de la temperatura que pueden variar las eficiencias como lo son las plantas autóctonas, tipos de suelo, entre otros. Es muy importante que exista una buena fase de operación y mantenimiento ya que por tratarse de un sistema poco común en el medio es preferible que no se presenten inconvenientes. El mismo sistema propuesto puede llegar a remover coliformes fecales, sin embargo, es recomendable utilizar un sistema de desinfección (cloración, ozono, UV, etc.), para garantizar que exista mayor remoción de coliformes fecales, y que éstos salgan con valores permitidos por las normativas locales. En nuestro medio se utiliza mucho la cloración para la desinfección, sin embargo, cuando el cloro no es bien controlado, puede aparecer trihalometano, que afectaría la vida acuática del cuerpo receptor, por lo que el cloro que esté presente debe estar debajo del valor de la norma. El sistema tratamiento consta como se mencionó en el desarrollo de la misma de un sistema primario compuesto de un tanque séptico y un filtro anaeróbico, lo que nos sirve como factor de seguridad, todos los contaminantes del afluente se asumió que llegaron directamente al humedal sin haber pasado por el sistema primario, lo que hace un sistema conservador; fábrica o industria conste de su 26

propia planta de tratamiento de sus aguas residuales, dependiendo de los contaminantes a remover y el grado de remoción de los mismos, así como también los caudales a tratar, ya que la ley así lo exige que cada industria debe tratar sus aguas residuales antes de botar los efluentes a cuerpos receptores, además el tratamiento de este tipo de aguas necesita de un estudio especial que dependerá del tipo de industria. En el caso de que haya un crecimiento en la población, no habría problema, ya que el sistema de tratamiento está previsto para 20 años, o sea que después de ese tiempo habría que pensar que hacer si es que la población llegue a crecer en gran proporción. El mayor impacto negativo y de mayor importancia que resultó en el estudio de impacto ambiental fue el vector de enfermedades e insectos, aquí lo principal es la aparición de mosquitos en el humedal, para evitar esto es necesario dos cosas importantes, en la fase de operación y mantenimiento se debe inspeccionar que no haya agua estancada en el humedal, y que las plantas (juncos) estén sembradas sin que existan espacios libres, ya que los lugares abiertos con aguas estancadas son un excelente habitad para los mosquitos.

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