¿Qué es el tratamiento de aguas residuales y por qué es un proceso clave para la industria?
Los retos medioambientales actuales, que afectan no solo a los sectores industriales sino también al resto del mundo, hacen imprescindible desarrollar estratégicamente los procesos y equipos de tratamiento de aguas residuales.
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Con el objetivo principal de reintroducir el agua residual de forma segura al medio ambiente (por ejemplo en ríos) o de reutilizarla en los diferentes sectores industriales, el tratamiento de aguas residuales es un proceso de gran importancia, especialmente dada la coyuntura actual.
En este artículo no solo se explicará qué es el tratamiento de aguas, cómo funciona y cuáles son sus objetivos, sino que también se analizarán sus estrategias para el futuro y cómo Air Liquide, al ofrecer gases, servicios y equipos, puede ser su socio estratégico para responder a sus necesidades de eficiencia y mejora continua.
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Definición y objetivos del tratamiento de aguas residuales
Para comprender el tratamiento de aguas residuales, es fundamental entender qué son las aguas residuales. Se definen como aguas residuales aquellas cuya calidad ha sido afectada negativamente por el uso humano o industrial, y que requieren un proceso de purificación. Existen diferentes tipos de aguas residuales (urbanas, domésticas e industriales), clasificadas según su origen.
El tratamiento de aguas es un conjunto de procesos que permiten tratar esas aguas residuales mediante una serie de procedimientos de diferentes tipos. Su objetivo principal es transformarlas en un efluente seguro para su descarga al medio ambiente, o al menos con la calidad adecuada para su reutilización en diversas aplicaciones.
Los objetivos clave de este tratamiento incluyen:
- Reducción de la contaminación: minimizar el impacto ambiental de los vertidos, protegiendo los ecosistemas acuáticos y la salud pública.
- Cumplimiento normativo: asegurar que las operaciones industriales se ajustan a las estrictas regulaciones ambientales vigentes.
- Reutilización y valorización del agua: fomentar la economía circular al permitir el aprovechamiento del agua tratada para fines diversos (riego, procesos industriales, enfriamiento, etc...), optimizando así el uso de los recursos hídricos y reduciendo el consumo de agua dulce.
- Prevención de enfermedades: evitar la aparición y propagación de enfermedades asociadas al uso o contacto con agua contaminada.
Tipos de tratamiento de aguas residuales
Existen diferentes tipos de tratamientos de aguas residuales, como el tratamiento físico, el tratamiento biológico y el tratamiento químico.
Tratamiento físico
El tratamiento físico tiene como objetivo eliminar las partículas sólidas en suspensión de las aguas residuales (como aceites y grasas) y al mismo tiempo eliminar parte de la materia orgánica. Entre los diferentes procesos de tratamiento físico podemos mencionar:
- Desbaste: elimina los sólidos de tamaño grande o medio mediante retención en rejas y/o tamices.
- Desarenado: elimina todas las partículas de granulometría superior a 200 µm, para evitar la sedimentación y proteger los equipos contra la abrasión y también para evitar sobrecargas en las siguientes fases de tratamiento.
- Sedimentación o decantación: separa sólidos y líquidos de una suspensión diluida mediante la gravedad. Su eficiencia aumenta cuanto mayor es la diferencia de densidad entre las partículas sólidas y el líquido.
- Flotación: similar a la sedimentación, separa sólidos y líquidos, pero busca eliminar sólidos de menor densidad que el líquido, al hacerlos flotar.
Tratamiento biológico
El tratamiento biológico es una fase crucial en las estaciones depuradoras, especialmente en las industriales. Se lleva a cabo mediante una serie de importantes procesos de tratamiento que tienen en común el uso de microorganismos (principalmente bacterias) para llevar a cabo la eliminación de componentes presentes en el agua (como materia orgánica y nutrientes tipo nitrógeno y fósforo). Estos microorganismos "consumen" los contaminantes, transformándolos en biomasa, dióxido de carbono y agua.
Para optimizar la actividad de estos seres vivos, muchos procesos biológicos (como los de lodos activos) requieren un suministro constante y controlado de oxígeno. La aireación controlada, a menudo mediante la inyección de gases industriales como el oxígeno puro, mejora significativamente la eficiencia del proceso, acelera la eliminación de contaminantes y permite tratar cantidades mayores de agua en espacios más reducidos.
Tratamiento químico
El tratamiento químico de aguas residuales es un proceso que utiliza diferentes sustancias químicas para eliminar o neutralizar contaminantes (metales pesados, productos químicos, bacterias y virus) que pueden estar presentes en el agua.
Entre los diferentes tratamientos químicos podemos mencionar:
- Oxidación avanzada: proceso que utiliza agentes oxidantes para eliminar los contaminantes. Es eficaz para degradar compuestos difíciles de eliminar por medios convencionales (productos farmacéuticos y pesticidas). El ozono (O₃) y el oxígeno (O₂) son gases esenciales para procesos de oxidación avanzada (POA) y para la degradación de sustancias complejas, mejorando significativamente la calidad del agua.
- Desinfección: proceso que añade sustancias como el cloro al agua para eliminar cualquier bacteria, virus u otros microorganismos que puedan seguir presentes. El ozono es un gas clave para este proceso, ofreciendo una alternativa importante para la desinfección del agua.
- Control del pH: la corrección del pH permite prevenir la corrosión de las tuberías e instalaciones de agua. El dióxido de carbono es una solución muy eficaz y segura para la corrección y el equilibrio del pH en aguas alcalinas, ofreciendo una alternativa más controlada y menos corrosiva que algunos ácidos minerales.
Etapas del tratamiento de aguas residuales
Las etapas del tratamiento o depuración de aguas residuales dependen de su composición, de su uso y de su destino final. Pero, en general, se llevan a cabo siguiendo las etapas de tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario.
Tratamiento primario
El tratamiento primario incluye el pretratamiento que es común a todos los tratamientos de agua (sea depuración, potabilización o desalación), cuyo objetivo es evitar que los fragmentos sólidos de grandes dimensiones puedan causar daños en la propia planta de tratamiento de agua.
En el tratamiento primario, se eliminan los sólidos flotantes y que están en suspensión (como las arenas, las grasas y los aceites) utilizando procesos como la sedimentación, la flotación o la neutralización.
Tratamiento secundario
El tratamiento secundario está conectado con el tratamiento biológico mencionado anteriormente. Esta fase se realiza mediante diferentes tipos de tratamientos biológicos para eliminar la materia orgánica. Entre ellos destacan los procesos aerobios que introducen oxígeno en los tanques para degradar parte de la materia orgánica y eliminar diferentes nutrientes como el nitrógeno.
Tratamiento terciario
El tratamiento terciario se centra principalmente en la eliminación de agentes patógenos, pero también disminuye sólidos en suspensión y materia orgánica de carácter residual. Está altamente recomendado cuando el objetivo es reutilizar el agua para que esta no suponga ningún riesgo para la salud humana. Entre los diferentes procesos utilizados en el tratamiento terciario podemos mencionar la radiación ultravioleta, el intercambio iónico, la ósmosis inversa, la filtración o la cloración.
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Eliminación de contaminantes emergentes
El constante avance industrial y sectorial ha ocasionado que el agua contenga actualmente un nuevo tipo de contaminantes: los contaminantes emergentes (CEs). Estos materiales o sustancias químicas, antes indetectables o no regulados, suponen un riesgo creciente para el medio ambiente y la salud humana.
Pueden considerarse emergentes los desechos de productos farmacéuticos de uso humano o veterinario, plaguicidas, antiparásitos y otros biocidas, aditivos de materiales empleados como antioxidantes, retardantes de llama, plastificantes, productos del hogar como detergentes, cosméticos, fragancias, cremas, drogas ilícitas… entre otros.
Con frecuencia, una de las principales fuentes de entrada de estas sustancias al medio ambiente son las aguas residuales no tratadas. Por ello, es crucial un correcto tratamiento del agua en las EDARs. Uno de los métodos más eficaces para la eliminación de estos contaminantes emergentes son los procesos de oxidación avanzada (POAs), que resultan extremadamente eficaces para la oxidación de un gran número de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Air Liquide, uno de los líderes mundiales en gases industriales, puede suministrarle ozono de acuerdo con sus necesidades y le propone su innovadora solución NexeliaTM, que emplea ozono para eliminar estos contaminantes difíciles de biodegradar.
Tratamiento de los fangos residuales
Los fangos de depuración o lodos de depuración son los residuos semisólidos generados como subproducto del tratamiento de aguas residuales. Compuestos por una mezcla de materia orgánica e inorgánica, microorganismos y nutrientes, estos lodos requieren una gestión adecuada para minimizar su impacto ambiental, lo que representa un importante desafío logístico, económico y ambiental para la industria.
El tratamiento de fangos es crucial para reducir su volumen y peligrosidad. Su disposición segura garantiza que los fangos tratados no representen un riesgo para la salud humana o el medio ambiente, cumpliendo así con las normativas ambientales y sanitarias, protegiendo los recursos naturales y la salud pública.
En este contexto, Air Liquide ofrece soluciones para optimizar la gestión de estos residuos:
- Para la digestión anaerobia (tratamiento de estabilización del fango), Air Liquide ofrece gases y tecnologías que optimizan el proceso y la valorización del biogás resultante. Este biogás, que es una consecuencia positiva de la estabilización de los lodos, puede ser capturado y aprovechado como una fuente de energía renovable.
- Para la oxidación térmica, que consiste en la incineración de los fangos a altas temperaturas, Air Liquide ofrece soluciones de utilización de gases (como el oxígeno) para este proceso, mejorando su eficiencia.
- Para la optimización de los procesos de secado, donde se eliminan los últimos rastros de humedad para convertir los fangos en un estado seco, Air Liquide también tiene la capacidad de mejorar su eficiencia con sus ofertas de gases y equipos.
Póngase en contacto con nuestros expertos en tratamiento de aguas para obtener más información.
Reutilización y valorización del agua tratada
En la gestión sostenible del agua, la reutilización del agua residual tratada emerge como un componente fundamental y un pilar clave de la economía circular, con una especial relevancia para el sector industrial. Este proceso no solo contribuye a la conservación de valiosos recursos hídricos, disminuyendo la demanda de agua potable, sino que también genera una serie de beneficios económicos y ambientales significativos.
La implementación de sistemas de reutilización puede resultar en ahorros sustanciales a largo plazo para las industrias, al reducir los costes asociados con la utilización de agua limpia y su tratamiento convencional. Además, al disminuir la descarga de agua no tratada en cuerpos receptores, se logra un impacto ambiental positivo considerable, traduciéndose en la preservación de los ecosistemas acuáticos y la mejora de la calidad del agua.
Sin embargo, la clave para una reutilización exitosa radica en la calidad del tratamiento aplicado. El nivel de purificación del agua debe ser el adecuado y estar perfectamente alineado con el uso final al que se destinará. El agua tratada puede valorizarse para usos variados, como procesos de enfriamiento, alimentación de calderas, limpieza de instalaciones y equipos, o riego de zonas verdes, siempre garantizando que la calidad cumpla con los requisitos específicos de cada aplicación para la seguridad y el rendimiento óptimo.
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Impacto ambiental y desafíos globales
El cambio climático plantea retos significativos, como la alteración de los patrones de precipitación, que provocan sequías más severas o inundaciones catastróficas. Estas alteraciones, por un lado, impactan directamente en la disponibilidad de agua dulce, lo que provoca escasez, y por otro, afectan negativamente a su calidad.
El tratamiento de agua también se ve afectado por estos desafíos. La variabilidad en la disponibilidad de agua y la concentración de contaminantes dificultan el diseño de sistemas de tratamiento eficientes y confiables. El aumento de las temperaturas puede afectar a la eficacia de ciertos procesos de purificación del agua. Los eventos climáticos extremos pueden dañar la infraestructura de tratamiento de aguas, implicando altos costes económicos y sociales para su reconstrucción y mantenimiento.
Ante estos retos, es importante que exista un enfoque por parte de los gobiernos, comunidades e industrias en mejorar la resiliencia y adaptabilidad de los sistemas de tratamiento de aguas e implementar políticas que promuevan la gestión sostenible del agua y la conservación de los recursos hídricos.
Air Liquide, además de suministrar los gases y equipos necesarios para el tratamiento de aguas residuales, fomenta la investigación y la innovación en nuevas tecnologías para ayudar a que los procesos de tratamiento de aguas sean cada vez más eficientes.
Rol de los gases industriales en el tratamiento de aguas residuales
Como hemos visto a lo largo de este artículo, los gases industriales desempeñan un papel muy importante en muchos de los procesos de tratamiento de aguas residuales:
- El ozono y el oxígeno son utilizados en procesos de oxidación avanzada para la degradación de sustancias, lo que mejora significativamente la calidad del agua.
- El dióxido de carbono se utiliza en la producción de agua potable para el equilibrio cálcico-carbónico del agua, así como para la neutralización de efluentes alcalinos, sustituyendo a los ácidos fuertes, que son peligrosos de manejar y almacenar.
- El oxígeno puro se utiliza, también, para potenciar su reactor biológico, ya que mejora la eficiencia de los microorganismos.
- Otra aplicación del ozono es su utilización en la desinfección del agua, así como en los tratamientos terciarios, para eliminar el color, la DQO refractaria, los microcontaminantes, etc…
- El biogás resultante del tratamiento de fangos residuales puede ser aprovechado como una fuente de energía renovable.
Air Liquide, en conjunto con sus expertos en tratamiento de aguas, pone a su disposición una gama global de soluciones de gases, equipos y servicios para permitirle aumentar la capacidad y la productividad de sus plantas de tratamiento de aguas residuales, eliminar los olores y la contaminación refractaria, y neutralizar los efluentes alcalinos.
Air Liquide ofrece además la solución más fiable, avanzada y eficiente para el tratamiento de aguas residuales. Con Nexelia™ para Tratamiento Biológico, Nexelia™ para Oxidación Avanzada o Nexelia™ para Neutralización de Efluentes, usted optimizará la capacidad de tratamiento de su planta de tratamiento de aguas residuales y controlará sus costes de operación.
Nuevas tecnologías y tendencias en el tratamiento de aguas residuales
La era actual de la transformación digital ha revolucionado la industria, y el sector del tratamiento de aguas residuales no es una excepción. Ante la creciente preocupación ambiental y la necesidad de una gestión más eficiente de los recursos hídricos, las nuevas tecnologías emergen como una palanca clave para abordar los desafíos globales del agua.
Las tendencias para los próximos años en el tratamiento de aguas residuales se centran en:
- Digitalización y automatización integral: los sistemas avanzados de automatización y control permiten la monitorización en tiempo real y la optimización de los procesos. Los sensores inteligentes recopilan datos continuos, mejorando la supervisión y permitiendo una gestión más allá de las instalaciones. El Big Data y la analítica avanzada transforman esta información en conocimiento, prediciendo problemas y optimizando el rendimiento, incluso en el consumo energético.
- Tratamiento avanzado y tecnologías innovadoras: se están desarrollando e implementando soluciones de vanguardia para la eliminación de contaminantes complejos y emergentes. Como hablado anteriormente, podemos destacar procesos como la oxidación avanzada, la ultrafiltración y ósmosis inversa, o la oxidación fotocatalítica, entre otros.
- Optimización energética y sostenibilidad: La eficiencia energética es un objetivo primordial. Las EDARs están adoptando estrategias como la monitorización y control de consumos en tiempo real, la optimización de sistemas de aireación biológica y la mejora de la producción y valorización del biogás generado en la digestión anaerobia como fuente de energía renovable.
- Enfoques descentralizados: La adopción de soluciones descentralizadas, como la estrategia de vertido cero, está ganando terreno para aliviar la carga sobre las infraestructuras centralizadas y aumentar la resiliencia del sistema global de gestión de aguas residuales.
Air Liquide es su socio estratégico, ofreciendo soluciones de gases, equipos y servicios a medida de sus necesidades. Nuestra experiencia y know-how permitirán acompañarlo en todas las etapas de desarrollo asociadas al tratamiento de aguas residuales. Estamos comprometidos con la innovación y desarrollamos continuamente tecnologías vanguardistas para mejorar la eficacia de los centros de depuración y de los procesos que utilizan.
