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El tratamiento de aguas residuales es un proceso que elimina y elimina los contaminantes de las aguas residuales y las convierte en un efluente que puede devolverse al ciclo del agua . Una vez devuelto al ciclo del agua, el efluente crea un impacto aceptable en el medio ambiente o se reutiliza para diversos fines (lo que se denomina recuperación de agua ). [1] El proceso de tratamiento se lleva a cabo en una planta depuradora de aguas residuales. Hay varios tipos de aguas residuales que se tratan en el tipo adecuado de planta de tratamiento de aguas residuales. Para las aguas residuales domésticas (también llamadas aguas residuales municipales o aguas servidas ), la planta de tratamiento se denomina Depuradora de Aguas Residuales . Para las aguas residuales industriales, el tratamiento se lleva a cabo en una planta de tratamiento de aguas residuales industriales separada o en una planta de tratamiento de aguas residuales (generalmente después de algún tipo de tratamiento previo). Otros tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen plantas de tratamiento de aguas residuales agrícolas y plantas de tratamiento de lixiviados .
Los procesos comúnmente utilizados en el tratamiento de aguas residuales incluyen la separación de fases (como la sedimentación), procesos biológicos y químicos (como la oxidación) o el pulido. El principal subproducto de las depuradoras de aguas residuales es un tipo de lodos que se suelen tratar en la misma o en otra depuradora. [2] : Capítulo 14 El biogás puede ser otro subproducto si se utilizan procesos de tratamiento anaeróbico. Las aguas residuales tratadas se pueden reutilizar como agua regenerada . [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 ser tratadas, se deben considerar las opciones de eliminación o reutilización para utilizar el proceso de tratamiento correcto en las aguas residuales. Bangladesh ha inaugurado oficialmente la planta de tratamiento de aguas residuales (STP) más grande del sur de Asia, ubicada en el área de Khilgaon de la ciudad. Con capacidad para tratar cinco millones de aguas residuales por día, la STP marca un paso significativo para abordar los desafíos de gestión de aguas residuales del país. [4]
El término "tratamiento de aguas residuales" se utiliza a menudo para referirse a " tratamiento de aguas residuales ". [5]
Las plantas de tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir según el tipo de agua residual a tratar. Existen numerosos procesos que se pueden utilizar para tratar las aguas residuales según el tipo y el alcance de la contaminación. Las etapas de tratamiento incluyen procesos de tratamiento físico, químico y biológico. [ cita necesaria ]
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 a una aplicación de reutilización prevista, evitando así la contaminación del agua por materias primas. descargas de aguas residuales. [6] 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 sistemas de tratamiento in situ) 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 cuentan con un alcantarillado combinado , el alcantarillado también llevará el escurrimiento urbano (aguas pluviales) a la planta de tratamiento de aguas residuales. El tratamiento de aguas residuales suele implicar dos etapas principales, denominadas 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 eliminar microcontaminantes orgánicos, como los productos farmacéuticos. Esto se ha implementado a gran escala, por ejemplo, en Suecia. [7]
Se han desarrollado una gran cantidad 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. [8] : 215 A menudo, los principales criterios de selección son: calidad deseada del efluente, costos esperados de construcción y operación, disponibilidad de terreno, requisitos energéticos y aspectos de sostenibilidad . En los países en desarrollo y en las zonas rurales con baja densidad de población, las aguas residuales suelen ser tratadas mediante diversos sistemas de saneamiento in situ y no transportadas por alcantarillas. Estos sistemas incluyen tanques sépticos conectados a campos de drenaje , sistemas de alcantarillado in situ (OSS), sistemas de vermifiltro y muchos más. Por otro lado, las plantas de tratamiento de aguas residuales avanzadas y relativamente caras pueden incluir un tratamiento terciario con desinfección y posiblemente incluso una cuarta etapa de tratamiento para eliminar los microcontaminantes. [7]
A nivel mundial, se estima que se trata el 52% de las aguas residuales. [9] Sin embargo, las tasas de tratamiento de aguas residuales son muy desiguales entre los diferentes 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 sólo el 4,2%. [9].jpg/1280px-Belebungsbecken_-_aeration_tank_(12359229313).jpg)
El tratamiento de aguas residuales industriales describe los procesos utilizados para tratar las aguas residuales producidas por las industrias como un subproducto indeseable. Después del tratamiento, las aguas residuales (o efluentes) industriales tratadas 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 ser tratadas en plantas depuradoras . 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 relativas a la eliminación de aguas residuales en alcantarillas o en ríos, lagos u océanos . [10] : 1412 Esto se aplica a industrias que generan aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica (por ejemplo, aceites y grasas), contaminantes tóxicos (por ejemplo, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles ) o nutrientes como el amoníaco . [11] : 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. [12] : 60
La mayoría de las industrias producen algunas aguas residuales . Las tendencias recientes han sido minimizar dicha producción o reciclar las aguas residuales tratadas dentro del proceso de producción. Algunas industrias han logrado rediseñar sus procesos de fabricación para reducir o eliminar los contaminantes. [13] 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 siderúrgica, la metalurgia, las minas y canteras, la industria nuclear, la extracción de petróleo y gas , el refinado de petróleo y los productos petroquímicos , la fabricación farmacéutica y la pulpa. y la industria papelera , fundiciones, fábricas textiles , contaminación por aceites industriales , tratamiento de aguas y conservación de la madera . Los procesos de tratamiento incluyen tratamiento de salmuera, eliminación de sólidos (por ejemplo, precipitación química, filtración), eliminación de aceites y grasas, eliminación de compuestos orgánicos biodegradables, eliminación de otros compuestos orgánicos, eliminación de ácidos y álcalis y eliminación de materiales tóxicos.El tratamiento de aguas residuales agrícolas es una agenda de gestión agrícola para controlar la contaminación proveniente de operaciones con animales confinados y de escorrentías superficiales que pueden estar contaminadas 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. Podrá realizarse en plantas que utilicen unidades de tratamiento mecanizadas similares a las utilizadas para aguas residuales industriales . Cuando hay tierra disponible para estanques, las cuencas de sedimentación y las lagunas facultativas pueden tener costos operativos más bajos para las condiciones de uso estacional de los ciclos de reproducción o cosecha. [14] : 6–8 Los purines animales generalmente se tratan conteniéndolos en lagunas anaeróbicas antes de su eliminación mediante aspersión o aplicación por goteo a los pastizales. A veces se utilizan humedales artificiales 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 puntuales incluye desechos animales, licor de ensilaje, desechos de salas de ordeño (granjas lecheras), desechos de mataderos, agua para lavar vegetales y aguardiente. Muchas granjas generan contaminación de fuentes difusas debido a la escorrentía superficial que no se controla mediante una planta de tratamiento.Las plantas de tratamiento de lixiviados se utilizan para tratar los lixiviados procedentes de 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. [15]
Los procesos unitarios involucrados en el tratamiento de aguas residuales incluyen procesos físicos como la sedimentación o flotación y procesos biológicos como la oxidación o el tratamiento anaeróbico. Algunas aguas residuales requieren métodos de tratamiento especializados. Al nivel más simple, el tratamiento de la mayoría de las aguas residuales se lleva a cabo mediante la separación de sólidos de líquidos , generalmente mediante sedimentación . Al convertir progresivamente el material disuelto en sólidos, generalmente un flóculo biológico o biopelícula, que luego se sedimenta o separa, se produce una corriente de efluente de pureza creciente. [2] [ página necesaria ] [16]
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 los 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 los 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. [17]
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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 . Por lo general, esto se logra utilizando un canal de arena diseñado para producir un caudal óptimo que permita que la arena se asiente 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”. [18] También se utiliza mucho 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 inactivos . Los clarificadores más complejos también tienen espumaderas para eliminar simultáneamente la grasa flotante, como la espuma de jabón, y los sólidos, como plumas, astillas de madera o condones . Los contenedores como el separador de agua y aceite API están diseñados específicamente para separar líquidos no polares. [19] : 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 compuestos orgánicos en dióxido de carbono , agua y biosólidos mediante reacciones de oxidación y reducción. [20] La oxidación química se utiliza ampliamente para la desinfección. [21]
Se utilizan procesos de oxidación avanzados para eliminar algunos contaminantes orgánicos persistentes y las concentraciones que quedan después de la oxidación bioquímica. [19] : 363–408 La desinfección por oxidación química mata bacterias y patógenos microbianos al agregar radicales hidroxilo como ozono , cloro o hipoclorito a las aguas residuales. [2] : 1220 Estos radicales hidroxilo luego descomponen los compuestos complejos de los contaminantes orgánicos en compuestos simples como agua, dióxido de carbono y sales . [23]
Los procesos anaeróbicos de tratamiento 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 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 minimiza la reactividad química de las aguas residuales después de la oxidación química. [19] : 439 El filtrado de carbón elimina los contaminantes e impurezas restantes mediante absorción química en el carbón activado . [2] : 1138 La filtración a través de filtros de arena (carbonato de calcio) o de tela es el método más común utilizado en el tratamiento de aguas residuales municipales.
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