El tratamiento de aguas residuales es un proceso que elimina los contaminantes de las aguas residuales . De este modo, las convierte en un efluente que puede devolverse al ciclo del agua . Una vez que vuelve al ciclo del agua, el efluente crea un impacto aceptable en el medio ambiente. También es posible reutilizarlo. Este proceso se llama recuperación de agua . [1] El proceso de tratamiento se lleva a cabo en una planta de tratamiento de aguas residuales. Hay varios tipos de aguas residuales que se tratan en el tipo apropiado de planta de tratamiento de aguas residuales. Para las aguas residuales domésticas, la planta de tratamiento se llama tratamiento de aguas residuales . Las aguas residuales municipales o las aguas residuales son otros nombres para las aguas residuales domésticas . Para las aguas residuales industriales, el tratamiento se lleva a cabo en un tratamiento de aguas residuales industriales separado o en una planta de tratamiento de aguas residuales. En este último caso, generalmente sigue al pretratamiento. Otros tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen el tratamiento de aguas residuales agrícolas y las plantas de tratamiento de lixiviados .
Un proceso común en el tratamiento de aguas residuales es la separación de fases , como la sedimentación. Los procesos biológicos y químicos como la oxidación son otro ejemplo. El pulido también es un ejemplo. El principal subproducto de las plantas de tratamiento de aguas residuales es un tipo de lodo que generalmente se trata en la misma o en otra planta de tratamiento de aguas residuales. [2] : Cap.14 El biogás puede ser otro subproducto si el proceso utiliza un tratamiento anaeróbico. Las aguas residuales tratadas se pueden reutilizar como agua recuperada . [3] El objetivo principal del tratamiento de aguas residuales es que las aguas residuales tratadas puedan eliminarse o reutilizarse de forma segura. Sin embargo, antes de tratarlas, se deben considerar las opciones de eliminación o reutilización para que se utilice el proceso de tratamiento correcto en las aguas residuales.
El término "tratamiento de aguas residuales" se utiliza a menudo para significar " tratamiento de aguas residuales ". [4]
Las plantas de tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir según el tipo de aguas residuales que se van a tratar. Existen numerosos procesos que se pueden utilizar para tratar las aguas residuales según el tipo y el grado de contaminación. Los pasos del tratamiento incluyen procesos de tratamiento físico, químico y biológico. [ cita requerida ]
Los tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen:
El tratamiento de aguas residuales (o tratamiento de aguas residuales domésticas, tratamiento de aguas residuales municipales ) es un tipo de tratamiento de aguas residuales que tiene como objetivo eliminar los contaminantes de las aguas residuales para producir un efluente que sea adecuado para descargar al medio ambiente circundante o una aplicación de reutilización prevista, evitando así la contaminación del agua por descargas de aguas residuales sin tratar. [5] Las aguas residuales contienen aguas residuales de hogares y empresas y posiblemente aguas residuales industriales pretratadas . Existe una gran cantidad de procesos de tratamiento de aguas residuales para elegir. Estos pueden variar desde sistemas descentralizados (incluidos los sistemas de tratamiento en el sitio) hasta grandes sistemas centralizados que involucran una red de tuberías y estaciones de bombeo (llamadas alcantarillado ) que transportan las aguas residuales a una planta de tratamiento. Para las ciudades que tienen un alcantarillado combinado , las alcantarillas también transportarán la escorrentía urbana (aguas pluviales) a la planta de tratamiento de aguas residuales. El tratamiento de aguas residuales a menudo implica dos etapas principales, llamadas tratamiento primario y secundario , mientras que el tratamiento avanzado también incorpora una etapa de tratamiento terciario con procesos de pulido y eliminación de nutrientes. El tratamiento secundario puede reducir la materia orgánica (medida como demanda biológica de oxígeno ) de las aguas residuales mediante procesos biológicos aeróbicos o anaeróbicos. También se puede añadir un paso de tratamiento cuaternario (a veces denominado tratamiento avanzado) para la eliminación de microcontaminantes orgánicos, como los productos farmacéuticos. Este método se ha implementado a gran escala, por ejemplo, en Suecia. [6]
Se han desarrollado un gran número de tecnologías de tratamiento de aguas residuales, en su mayoría utilizando procesos de tratamiento biológico. Los ingenieros de diseño y los tomadores de decisiones deben tener en cuenta los criterios técnicos y económicos de cada alternativa al elegir una tecnología adecuada. [7] : 215 A menudo, los principales criterios de selección son: calidad deseada del efluente, costos esperados de construcción y operación, disponibilidad de tierra, requisitos de energía y aspectos de sostenibilidad . En los países en desarrollo y en las áreas rurales con baja densidad de población, las aguas residuales a menudo se tratan mediante varios sistemas de saneamiento en el sitio y no se transportan en alcantarillas. Estos sistemas incluyen tanques sépticos conectados a campos de drenaje , sistemas de alcantarillado en el sitio (OSS), sistemas de vermifiltros y muchos más. Por otro lado, las plantas de tratamiento de aguas residuales avanzadas y relativamente costosas pueden incluir un tratamiento terciario con desinfección y posiblemente incluso una cuarta etapa de tratamiento para eliminar microcontaminantes. [6]
A nivel mundial, se estima que se trata un 52% de las aguas residuales. [8] Sin embargo, las tasas de tratamiento de aguas residuales son muy desiguales entre los distintos países del mundo. Por ejemplo, mientras que los países de altos ingresos tratan aproximadamente el 74% de sus aguas residuales, los países en desarrollo tratan un promedio de apenas el 4,2%. [8].jpg/1280px-Belebungsbecken_-_aeration_tank_(12359229313).jpg)
El tratamiento de aguas residuales industriales describe los procesos utilizados para tratar las aguas residuales que las industrias producen como un subproducto indeseable. Después del tratamiento, las aguas residuales industriales tratadas (o efluentes) pueden reutilizarse o liberarse a un alcantarillado sanitario o a un agua superficial en el medio ambiente. Algunas instalaciones industriales generan aguas residuales que pueden tratarse en plantas de tratamiento de aguas residuales . La mayoría de los procesos industriales, como las refinerías de petróleo , las plantas químicas y petroquímicas, tienen sus propias instalaciones especializadas para tratar sus aguas residuales de modo que las concentraciones de contaminantes en las aguas residuales tratadas cumplan con las regulaciones sobre la eliminación de aguas residuales en alcantarillas o en ríos, lagos u océanos . [9] : 1412 Esto se aplica a las industrias que generan aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica (por ejemplo, aceite y grasa), contaminantes tóxicos (por ejemplo, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles ) o nutrientes como el amoníaco . [10] : 180 Algunas industrias instalan un sistema de pretratamiento para eliminar algunos contaminantes (por ejemplo, compuestos tóxicos) y luego descargan las aguas residuales parcialmente tratadas al sistema de alcantarillado municipal. [11] : 60
La mayoría de las industrias producen alguna cantidad de aguas residuales . Las tendencias recientes han sido minimizar dicha producción o reciclar las aguas residuales tratadas dentro del proceso de producción. Algunas industrias han tenido éxito en el rediseño de sus procesos de fabricación para reducir o eliminar contaminantes. [12] Las fuentes de aguas residuales industriales incluyen la fabricación de baterías, la fabricación de productos químicos, las plantas de energía eléctrica, la industria alimentaria , la industria del hierro y el acero, el trabajo de metales, las minas y canteras, la industria nuclear, la extracción de petróleo y gas , el refinado de petróleo y petroquímicos , la fabricación farmacéutica, la industria de pulpa y papel , las fundiciones, las fábricas textiles , la contaminación industrial por aceite , el tratamiento del agua y la conservación de la madera . Los procesos de tratamiento incluyen el tratamiento de salmuera, la eliminación de sólidos (por ejemplo, precipitación química, filtración), la eliminación de aceites y grasas, la eliminación de compuestos orgánicos biodegradables, la eliminación de otros compuestos orgánicos, la eliminación de ácidos y álcalis y la eliminación de materiales tóxicos.
El tratamiento de aguas residuales agrícolas es una agenda de gestión agrícola para controlar la contaminación de las operaciones con animales confinados y de la escorrentía superficial que puede estar contaminada por productos químicos en fertilizantes , pesticidas , purines animales , residuos de cultivos o agua de riego . El tratamiento de aguas residuales agrícolas es necesario para operaciones continuas con animales confinados como la producción de leche y huevos. Puede realizarse en plantas que utilizan unidades de tratamiento mecanizadas similares a las que se utilizan para las aguas residuales industriales . Cuando hay tierra disponible para estanques, cuencas de sedimentación y lagunas facultativas pueden tener costos operativos más bajos para las condiciones de uso estacional de los ciclos de cría o cosecha. [13] : 6–8 Los purines animales generalmente se tratan mediante contención en lagunas anaeróbicas antes de su eliminación mediante aspersión o aplicación por goteo en los pastizales. A veces se utilizan humedales construidos para facilitar el tratamiento de los desechos animales.
La contaminación de fuentes difusas incluye la escorrentía de sedimentos, la escorrentía de nutrientes y los pesticidas. La contaminación de fuentes difusas incluye los desechos animales, el licor de ensilado, los desechos de las salas de ordeño (granjas lecheras), los desechos de los mataderos, el agua de lavado de vegetales y el aguardiente. Muchas granjas generan contaminación de fuentes difusas a partir de la escorrentía superficial que no se controla mediante una planta de tratamiento.Las plantas de tratamiento de lixiviados se utilizan para tratar los lixiviados de los vertederos . Las opciones de tratamiento incluyen: tratamiento biológico, tratamiento mecánico por ultrafiltración , tratamiento con filtros de carbón activo , tratamiento electroquímico que incluye electrocoagulación mediante diversas tecnologías patentadas y filtración por membrana de ósmosis inversa utilizando tecnología de módulo de tubo de disco. [14]
Los procesos unitarios implicados en el tratamiento de aguas residuales incluyen procesos físicos como la sedimentación o la flotación y procesos biológicos como la oxidación o el tratamiento anaeróbico. Algunas aguas residuales requieren métodos de tratamiento especializados. En el nivel más simple, el tratamiento de la mayoría de las aguas residuales se lleva a cabo mediante la separación de sólidos de líquidos , normalmente por sedimentación . Al convertir progresivamente el material disuelto en sólidos, normalmente un flóculo biológico o biopelícula , que luego se sedimenta o separa, se produce una corriente de efluente de pureza creciente. [2] [ página necesaria ] [15]
La separación de fases transfiere impurezas a una fase no acuosa . La separación de fases puede ocurrir en puntos intermedios en una secuencia de tratamiento para eliminar sólidos generados durante la oxidación o el pulido. La grasa y el aceite pueden recuperarse para combustible o saponificación . Los sólidos a menudo requieren la deshidratación de lodos en una planta de tratamiento de aguas residuales . Las opciones de eliminación de sólidos secos varían según el tipo y la concentración de impurezas eliminadas del agua. [16]
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Los sólidos como piedras , gravilla y arena pueden eliminarse de las aguas residuales por gravedad cuando las diferencias de densidad son suficientes para superar la dispersión por turbulencia . Esto se logra típicamente utilizando un canal de arena diseñado para producir un caudal óptimo que permita que la gravilla se sedimente y que otros sólidos menos densos se transporten a la siguiente etapa de tratamiento. La separación por gravedad de sólidos es el tratamiento primario de las aguas residuales , donde el proceso unitario se denomina "tanques de sedimentación primaria" o "tanques de sedimentación primaria". [17] También se usa ampliamente para el tratamiento de otros tipos de aguas residuales. Los sólidos que son más densos que el agua se acumularán en el fondo de los estanques de sedimentación quiescentes . Los clarificadores más complejos también tienen desnatadores para eliminar simultáneamente la grasa flotante, como los restos de jabón, y los sólidos como las plumas, las virutas de madera o los condones . Los contenedores como el separador de aceite y agua API están diseñados específicamente para separar líquidos no polares. [18] : 111–138
La oxidación reduce la demanda bioquímica de oxígeno de las aguas residuales y puede reducir la toxicidad de algunas impurezas. El tratamiento secundario convierte los compuestos orgánicos en dióxido de carbono , agua y biosólidos mediante reacciones de oxidación y reducción. [19] La oxidación química se utiliza ampliamente para la desinfección. [20]
Los procesos de oxidación avanzada se utilizan para eliminar algunos contaminantes orgánicos persistentes y las concentraciones que quedan después de la oxidación bioquímica. [18] : 363–408 La desinfección por oxidación química mata bacterias y patógenos microbianos añadiendo radicales hidroxilo como ozono , cloro o hipoclorito a las aguas residuales. [2] : 1220 Estos radicales hidroxilo luego descomponen compuestos complejos en los contaminantes orgánicos en compuestos simples como agua, dióxido de carbono y sales . [22]
Los procesos de tratamiento anaeróbico de aguas residuales (por ejemplo, UASB , EGSB ) también se aplican ampliamente en el tratamiento de aguas residuales industriales y lodos biológicos.
El pulido se refiere a los tratamientos realizados en pasos de tratamiento más avanzados después de los métodos anteriores (también llamado tratamiento de "cuarta etapa"). Estos tratamientos también se pueden utilizar de forma independiente para algunas aguas residuales industriales. La reducción química o el ajuste del pH minimizan la reactividad química de las aguas residuales después de la oxidación química. [18] : 439 El filtrado de carbón elimina los contaminantes e impurezas restantes mediante la absorción química en carbón activado . [2] : 1138 La filtración a través de arena (carbonato de calcio) o filtros de tela es el método más común utilizado en el tratamiento de aguas residuales municipales.
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