Las aguas residuales de los hogares y las plantas comerciales están mezcladas con contaminantes. Una vez que se libera de las casas y propiedades comerciales, se drena al entorno natural. Las aguas residuales tienen que pasar por un tratamiento para eliminar los contaminantes.
El tratamiento de aguas residuales se realiza en los niveles primario, secundario y terciario para que sean seguras para el medio ambiente. En este artículo, nos enfocamos en lo que implica el tratamiento secundario de aguas residuales.
¿Qué es un tratamiento de aguas residuales?
El tratamiento de aguas residuales implica la eliminación de contaminantes tanto del agua doméstica como industrial. El proceso de tratamiento de aguas residuales produce material líquido y sólido, que es seguro eliminar en el medio ambiente natural. Se trata de tres etapas principales; niveles primario, secundario y terciario.
Las plantas de tratamiento primario eliminan los sólidos de las aguas residuales. La descomposición bacteriana se realiza en plantas de tratamiento de aguas residuales secundarias, mientras que la filtración adicional se realiza en el nivel terciario. Una vez que las aguas residuales pasan por los tres procesos, se vuelven seguras para su eliminación.
Tratamiento Secundario de Aguas Residuales
Los procesos de tratamiento en el tratamiento secundario de aguas residuales retoman el trabajo del tratamiento primario. A este nivel, se elimina el material soluble que se escapó de la limpieza primaria. Los sólidos en suspensión también se seleccionan aquí.
El nivel secundario de tratamiento de aguas residuales gira en torno a procesos biológicos. Los microbios se liberan para descomponer las impurezas, como los alimentos, y convertirlas en dióxido de carbono. Las impurezas también se convierten en agua y energía para el crecimiento y reproducción de los microbios.
El plan de tratamiento de aguas residuales está diseñado para proporcionar un entorno propicio para estos procesos. El acero y el hormigón se utilizan y acondicionan para apoyar a los microbios en sus procesos de diseminación. Las aguas residuales tratadas no destruyen el oxígeno disuelto en los cuerpos de agua receptores, como arroyos, ríos o lagos.
El tratamiento secundario de aguas residuales se realiza a través de estos cuatro métodos principales:
- Filtro goteando
- Método de lodos activados
- Estanque de oxidación
- Contactor biológico giratorio
Los planes de tratamiento de aguas residuales secundarias municipales e industriales utilizan procesos biológicos aerobios. Las plantas a gran escala utilizan procesos suspendidos como lodos activados. En áreas donde el costo y el mantenimiento son un problema, se utilizan métodos de película fija, como filtros de desbaste. Dichos modelos son más resistentes y necesitan menos mantenimiento y control.
También puede optar por procesos anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales, como el uso de tanques sépticos y digestores de biogás. Los tanques sépticos son una combinación de procesos primarios y secundarios de tratamiento de aguas residuales. Los digestores de biogás son un proceso secundario de tratamiento de aguas residuales porque las aguas residuales no vienen con partículas sólidas como grava y basura.
Tipos de Tratamiento Secundario de Aguas Residuales
Hay cuatro procedimientos principales de tratamiento secundario de aguas residuales. Cada uno tiene una forma única de eliminar los desechos sólidos de las aguas residuales mediante procesos biológicos, pero el resultado suele ser el mismo.
1. El método del filtro de goteo
Un filtro percolador es uno de los métodos de tratamiento secundario de aguas residuales más utilizados. Se compone de un tanque lleno de piedras bien colocadas, plásticos, sal o rocas. Usando este proceso, rociará la parte superior de la cama con aguas residuales sedimentadas y dejará que se escurran hasta el fondo. Disponer de puntos de recogida debajo de la cama para recoger los residuos líquidos para su posterior tratamiento.
A medida que el agua fluye por la chimenea, se formarán y reproducirán bacterias. Los microbios absorberán los compuestos orgánicos disueltos y ayudarán a reducir la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) en las aguas residuales.
¿Cómo funciona un filtro de goteo?
Una vez que tenga una pila bien organizada, vierta las aguas residuales encima y déjela fluir hacia abajo. La mayoría de los filtros de goteo modernos usan Rockwool para la cama porque es el más eficiente. Las aguas residuales fluirán a través del lecho lentamente y crearán capas o películas.
Las capas/películas son espacios de crecimiento para microbios que descomponen los efluentes de aguas residuales. Asegúrese de que la cama tenga suficientes espacios de transporte de aire, lo que ayuda a suministrar oxígeno. El oxígeno es esencial para los procesos metabólicos de los microbios.
Los puntos de recolección en el fondo del lecho se denominan tanques de sedimentación que son clarificadores secundarios. Se utilizan para eliminar los microbios que pueden ser arrastrados por las aguas residuales de las piedras.
La biopelícula que gotea por la pila se colocará en los tanques de recolección para una mayor limpieza. Los puntos de recogida también conservan los microorganismos. También diluyen el efluente primario.
Puede usar dos o más filtros percoladores según la cantidad de aguas residuales que tratará. Recircular las aguas residuales en los filtros para hacer más efectivo el proceso antes de transitar al nivel terciario de tratamiento.
PROS:
- Bajo costo de construcción
- Suministro de oxígeno simplificado
- Puede ser eléctrico o no eléctrico
CONTRAS:
- Solo funciona bien dependiendo de la temperatura.
- Puede congestionarse con el tiempo
- La congestión puede causar inundaciones, fallas en el sistema, un bajo suministro de oxígeno y un flujo restringido de líquidos de alcantarillado.
- Algunos de los modelos más antiguos son de alto mantenimiento.
2. Proceso de lodos activados
El proceso de lodos activados de tratamiento de aguas residuales es más común en las plantas de tratamiento a gran escala. Estas plantas de tratamiento de aguas residuales cuentan con tanques de aireación y decantadores secundarios.
Las aguas residuales sedimentadas de una planta de tratamiento primario combinadas con lodo fresco recirculado del clarificador secundario se colocan en el tanque de aireación. El proceso de tratamiento comienza en esta etapa.
¿Como funciona?
Una vez que introduce el efluente primario en el tanque de aireación, se mezcla con los microorganismos. El agua residual obtiene un suministro suficiente de oxígeno del tanque de aireación para ayudar a los procesos metabólicos de los microorganismos.
Puede introducir oxígeno en los tanques de aireación inyectando aire comprimido a través de difusores porosos situados en el fondo del tanque. El aire burbujea hacia la superficie y produce oxígeno y una acción de mezcla rápida. También puede agregar aire con hélices mecánicas que se encuentran en la superficie del tanque.
Las acciones metabólicas dentro de los microorganismos ayudan a descomponer la materia orgánica en las aguas residuales. El agua residual estará en el tanque por aproximadamente seis horas, luego de lo cual se depositará por gravedad en los tanques clarificadores secundarios.
El lodo será bombeado fuera del tanque con una tolva. Luego, el líquido fluye hacia los tanques de sedimentación secundarios para su posterior tratamiento. El lodo puede ir en una de dos maneras.
El lodo se puede redirigir al tanque de aireación porque tiene muchos microorganismos que se pueden usar para descomponer más materia orgánica. También se puede canalizar al digestor de lodos para su posterior tratamiento. La relación entre el lodo recirculado y el lodo tratado es de 3:7.
El agua recogida en los tanques de decantación desemboca en la planta de tratamiento terciario. Pasa por los procedimientos de tratamiento final antes de ser liberado en un cuerpo de agua natural. En este punto, no comprometerá la calidad del agua en el cuerpo de agua receptor.
El procedimiento de lodo activado puede variar según la aireación prolongada, la estabilización del contacto y la aireación con oxígeno de alta pureza. Los procesos de aireación extendida y estabilización por contacto no pasan por el paso principal de sedimentación.
Estos dos son más efectivos para el tratamiento de aguas residuales de moteles, escuelas y otras fuentes aisladas de aguas residuales. Ocurren en tanques de acero prefabricados llamados plantas paquete.
Los sistemas de aireación de oxígeno, por otro lado, combinan oxígeno puro y lodo activado. Tienen una concentración de oxígeno más rica que reduce el tiempo de aireación de seis a dos horas. Con este sistema, utilizará un tanque más pequeño.
PROS:
- Bajos costos de construcción
- Ocupa espacios pequeños
- Emite un olor relativamente bajo.
- Elimina un alto porcentaje de DBO
CONTRAS:
- Las bombas de aire requeridas para su operación pueden traducirse en altos costos de operación.
- Alto gasto energético por la demanda de oxígeno
3. Estanques de oxidación
Una laguna de oxidación también se denomina laguna aeróbica o laguna de estabilización. Por lo general, es un gran estanque poco profundo para el tratamiento de aguas residuales con luz solar, bacterias y algas.
¿Como funciona?
Un estanque de oxidación tendría una profundidad de 1 a 2,5 mm, por lo general. Los estanques están llenos de microorganismos que consumen la materia orgánica que viene con el efluente primario. Las algas suelen ser una característica esencial en el tratamiento de aguas residuales en estos estanques.
Las algas en los estanques de oxidación proporcionan un suministro constante de oxígeno a los microorganismos. Utilizan la luz solar para producir oxígeno a través de la fotosíntesis. Cuando la luz del sol no está disponible, el flujo de aire se mantiene gracias a la aireación facilitada por el viento.
También es posible que deba usar aireadores mecánicos para suministrar oxígeno a los estanques. Si utiliza estos aireadores mecánicos, no necesitará una gran extensión de tierra cuando dependa únicamente de los procesos biológicos.
Este sistema de limpieza de aguas residuales es lento y requiere un área grande para tener éxito. Los estanques de oxidación son comunes en áreas poco pobladas con grandes extensiones de tierra.
Los depósitos de lodo en el estanque deberán ser dragados. Las algas que quedan en el efluente del estanque se pueden filtrar. También se puede eliminar mediante una combinación de tratamiento químico y sedimentación por gravedad.
PROS:
- Entrada de energía baja
- Descompone nitrógeno y fósforo.
CONTRAS:
- Necesito un terreno grande
- Altas posibilidades de olor
- Lento
- Largos periodos de retención
- Depende del clima de una zona
4. Contactor biológico giratorio
Un contactor biológico rotatorio (RBC) es un filtro fijo que toma la materia orgánica y el amoníaco de los desechos. El RBC generalmente se agrega a una planta de tratamiento de desechos ya establecida para eliminar el amoníaco de manera más eficiente. Sustituye la función y ubicación de un aireador en el proceso de tratamiento de residuos.
¿Como funciona?
El RBC está formado por discos rotatorios recubiertos con limo biológico. Este limo es similar al que se encuentra en las rocas de una fuente de agua natural, como un arroyo o un río. Los discos giran la baba en el aire para recolectar oxígeno. Luego se sumergen en las aguas residuales para descomponer la DBO.
La rotación de los discos en el aire elimina la necesidad de bombear aire mecánicamente a la planta de tratamiento de residuos. El lodo también permanece en los discos, lo que reduce la necesidad de reutilizar el lodo para descomponer la DBO.
Después de tratar el efluente en el RBC, los residuos se depositan en un decantador secundario. El exceso de limo también se transporta al clarificador secundario. La baba y los lodos se asientan en el fondo del clarificador y se bombean al digestor de lodos.
El sobrenadante de la parte superior del digestor se recircula en la planta de tratamiento de aguas residuales de la misma manera que se hace en el sistema de filtrado por goteo.
PROS:
- Períodos de contacto cortos debido a la gran superficie activa
- Puede manejar una amplia gama de flujos
- La biomasa mudada se asienta bien, lo que facilita su separación del agua
- Bajos costos operativos
- Período de retención corto
- Bajo consumo de energía
- No requiere canalización.
- Baja producción de lodos y un gran control del proceso
CONTRAS:
- Necesidad de cobertura en zonas de clima bajo para evitar heladas
- Los ejes y los cojinetes requieren un mantenimiento regular
Pasos en el Tratamiento Secundario de Aguas Residuales
El tratamiento de aguas residuales tiene que hacerse sistemáticamente para que sea efectivo. Omitir uno de los pasos daría como resultado una mayor contaminación en los cuerpos de agua receptores porque las aguas residuales aún tendrían impurezas. Estos son los pasos a seguir en el tratamiento de aguas residuales:
Paso 1: Detección y bombeo
En esta etapa, las aguas residuales se filtran con equipos especiales para identificar objetos sólidos e indigestos. Cosas como gas, plásticos, madera y otros desechos se eliminan en este nivel. Luego se lava, prensa y desecha en un vertedero.
Después del cribado, el agua residual se bombea al paso de eliminación de arena.
Paso 2: Eliminación de arena
Aquí se elimina el material sólido que puede haberse escapado en el paso de cribado. Podría ser arena y otras partículas finas pero sólidas. Dicho material luego se elimina en un vertedero.
Paso 3: asentamiento primario
Los residuos sólidos restantes se depositan en el fondo de los tanques de aireación. Se llama lodo primario y se extrae con clarificadores. Se bombea por el fondo del tanque mientras que las aguas residuales salen por la parte superior.
Los desechos como la grasa y el aceite se eliminan de la parte superior del tanque y se eliminan en los digestores junto con el material sedimentado. También agregará productos químicos en este punto para eliminar el fósforo de las aguas residuales.
Paso 4: Aireación/Lodos activados
Este es el paso donde tiene lugar la mayor parte de la acción. Utilizará procesos biológicos para degradar las aguas residuales. Los microbios consumen los contaminantes en las aguas residuales. Nutren a los microorganismos para su crecimiento y reproducción.
Esta actividad biológica es similar a lo que sucede en el fondo de un cuerpo de agua quieto, solo que este es más rápido. La biodegradación en lagos y mares puede tardar años en producir frutos, mientras que la aireación tarda unos días.
Paso 5: Asentamiento secundario
En esta etapa, el agua residual tratada se dirige a los clarificadores secundarios. Se separa de la biología en los tanques de aireación. Aquí, el efluente es tratado en un 90%. El lodo activado se devuelve a los tanques de aireación para ayudar a crear más microorganismos para los procesos biológicos.
Paso 6: Filtración
El efluente clarificado se filtra a este nivel para eliminar los contaminantes que se hayan podido escapar de las etapas anteriores. Necesitará un medio de poliéster de 10 micras para filtrar las aguas residuales. Todos los contaminantes capturados en los filtros de disco se retrolavan a la parte superior de la planta de tratamiento de aguas residuales secundaria para su tratamiento.
Paso 7: Desinfección
El efluente tratado tiene que ser desinfectado para asegurar que esté libre de todas las bacterias. La desinfección ultravioleta es el método utilizado en esta etapa para matar las bacterias. Después de esta etapa, las aguas residuales pueden liberarse en el entorno natural y no dañar el medio ambiente.
Etapa 8: Consumo de oxígeno
Aunque el agua residual en esta etapa está estabilizada y es de alta calidad, es posible que necesite un ajuste en los niveles de oxígeno disuelto. El exceso de oxígeno se puede eliminar mediante aireación para garantizar que las tasas de eliminación de contaminantes sean del 98% o más.
Paso 9: Tratamiento de lodos
El lodo recolectado del tratamiento de aguas residuales debe tratarse y transformarse en un producto final utilizable. También debe eliminarse para crear espacio para el tratamiento de las aguas residuales entrantes. Al final, el lodo se libera al medio ambiente con garantía de seguridad y siendo un producto aprovechable.
Guía paso a paso sobre tratamiento de lodos
Las aguas residuales industriales y domésticas vienen con una alta concentración de sólidos. El lodo primario acumulado en el fondo de los clarificadores primarios combinado con el lodo activado que fluye continuamente de los procesos de filtración es mucho. Debe reducirse para crear espacio y ser seguro cuando se libera al medio ambiente.
Estos son los pasos a seguir al tratarlo:
Paso 1: Engrosamiento por flotación de aire (AFT)
El lodo recolectado del proceso de aireación se solidifica al adherirse a pequeñas burbujas de aire. Luego, los sólidos se recolectan utilizando skimmers de superficie. El agua extraída de los sólidos se devuelve a la parte superior de la planta para su tratamiento. La concentración de sólidos se eleva desde el 1% hasta aproximadamente el 3,5%.
Paso 2: digestión anaeróbica
El lodo espeso y activado se combina con el lodo primario y se deposita en el digestor primario. Se calienta a 98 grados Fahrenheit y se deja mezclar durante un promedio de 35 días. Este procedimiento es biológico y utiliza bacterias anaerobias para tratar el lodo.
Los contaminantes se descomponen y se convierten en células, agua, gas metano y dióxido de carbono. El proceso de calentamiento en esta etapa es facilitado por el gas metano producido en la actividad biológica.
Paso 3: Engrosamiento del cinturón de gravedad
Después de ser digerido, el lodo se bombea al espesador de cinta de gravedad para un mayor espesamiento. Se agrega un polímero al lodo para ayudar a separar el agua y los sólidos en este nivel. La separación ocurre cuando el lodo se bombea desde el digestor.
El agua se llama filtrada y tiene una alta concentración de amoníaco. Se bombea a un tanque de retención y se canaliza a la parte superior de la planta para su tratamiento.
El lodo se saca de la banda porosa y se almacena en un tanque durante aproximadamente 8 meses. Luego se carga en camiones que lo depositan en sitios agrícolas. El espesamiento de los lodos se realiza por lotes durante al menos 8 horas a la semana.
Paso 4: Transporte e inyección de biosólidos
La eliminación del producto final es un movimiento de reciclaje importante que beneficia al medio ambiente natural. Los lodos se transportan mediante camiones hasta las granjas y se bombean mediante maquinaria de inyección. El lodo tratado se inyecta en las granjas para agregar fertilidad al suelo y ayudar a los agricultores a obtener mejores rendimientos.
El lodo tiene nutrientes importantes como nitrógeno, fósforo, potasio y amoníaco, que aumentan la fertilidad del suelo.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cómo funciona el tratamiento secundario de aguas residuales?
Las plantas de tratamiento de aguas residuales secundarias funcionan para eliminar los contaminantes de las aguas residuales antes de que se viertan en el medio ambiente natural. Separan el agua de los sólidos y los tratan por separado. Una vez que se tratan, se liberan al medio ambiente.
2. ¿Qué es el tratamiento primario y secundario de aguas residuales?
El tratamiento primario de aguas residuales implica mantener las aguas residuales en un tanque para que los sólidos se asienten en el fondo. Residuos como grasa y aceite flotan en la superficie. Los sólidos se separan del agua y se canalizan a las plantas de tratamiento de aguas residuales secundarias.
Las plantas de tratamiento secundario están diseñadas para eliminar los contaminantes de las aguas residuales. Esto se hace a través de procesos biológicos. Los productos finales son sólidos y agua libres de contaminantes que son seguros para el medio ambiente natural.
El lodo se entrega a los agricultores para que lo mezclen con el suelo para mejorar su fertilidad. El agua no contaminada se vierte en los cuerpos de agua receptores.
3. ¿Cuáles son las tres etapas del tratamiento de aguas residuales?
- Tratamiento primario de aguas residuales
- Tratamiento secundario de aguas residuales
- Tratamiento terciario de aguas residuales
4. ¿Cuál es el principal objetivo del tratamiento secundario de las depuradoras?
El principal objetivo de las plantas de tratamiento secundario es utilizar procesos biológicos para descomponer los materiales de desecho industriales y domésticos y eliminar los contaminantes.
