Sistemas de tratamiento de aguas residuales: ¿qué soluciones?
Los gases industriales como el oxígeno, el dióxido de carbono y el ozono (O2, CO2 y O3) pueden utilizarse de forma segura, fiable, rentable y rápida para aumentar la capacidad de tratamiento biológico de las plantas existentes, sustituir el uso de ácidos fuertes para el control del pH del agua y eliminar componentes no biodegradables y microcontaminantes de las aguas residuales.
Los gases industriales ofrecen soluciones eficaces, flexibles y de implementación rápida para el tratamiento de aguas residuales en todas las industrias, reduciendo a menudo la huella de carbono del tratamiento.
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Definición y principios del proceso de tratamiento de aguas residuales
Air Liquide es un especialista en gases industriales y reconocido en el sector del tratamiento de aguas industriales. Con nuestra experiencia y conocimientos técnicos, le ofrecemos un asesoramiento de calidad sobre la instalación de sistemas de tratamiento de aguas residuales.
¿Qué son las aguas residuales?
Al hablar de aguas residuales estamos haciendo referencia a cualquier tipo de agua cuya calidad haya sido afectada negativamente por la acción del ser humano (influencia antropogénica). O sea, todas aquellas que han sido utilizadas en actividades humanas, entornos domésticos y urbanos, industrias y ganaderías y también las aguas naturales que hayan sido mezcladas con aguas afectadas anteriormente. Por lo tanto, podemos definir aguas residuales como siendo:
- Aguas residuales domésticas (aguas urbanas): provienen de los desechos humanos, del cuidado personal, de la preparación de alimentos y de la limpieza doméstica. Generalmente, contienen una alta concentración de materia orgánica y microorganismos, así como detergentes, grasas, entre otros.
- Aguas blancas: pueden originarse de la atmosférica (lluvia, nieve o hielo) o provenir del riego y limpieza de calles, parques y espacios públicos.
- Aguas residuales industriales (aguas industriales): provienen de los procesos llevados a cabo en fábricas y establecimientos industriales. Son aguas que pueden contener aceites, detergentes, antibióticos, ácidos, grasas así como otros productos y subproductos de origen mineral, químico, vegetal o animal. Su composición puede variar considerablemente según las diferentes actividades industriales.
- Aguas residuales agrícolas: provienen de actividades agrícolas como el riego, el lavado de equipos e instalaciones, entre otras. Se trata de agua que puede contener pesticidas, fertilizantes, sedimentos, exceso de nutrientes y otros contaminantes asociados a la agricultura.
Hay que distinguir dos tipos de efluentes: las aguas industriales y las aguas urbanas (públicas). El sistema de descontaminación del agua doméstica es diferente, ya que se recoge antes de ser depurada en una planta de tratamiento de agua con un certificado de autorización.
¿Qué tipos de agua se pueden tratar?
Todas las aguas urbanas recogidas (la escorrentía de las aguas pluviales, los compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en las aguas negras) pueden tratarse directamente en una planta de tratamiento.
Las aguas industriales suelen estar más contaminadas, tanto si se utilizan como agua de refrigeración, como si son residuos de vertedero o aguas residuales de un pozo de desechos. Sin embargo, el tratamiento de las aguas industriales no es menos eficaz si la infraestructura dedicada es eficiente.
¿Qué pasa con el tratamiento del agua doméstica?
El agua residual doméstica se puede clasificar cono siendo las aguas negras que corresponden a las aguas sanitarias de los inodoros, y las grises a las de los baños y cocinas. Hay dos modos de saneamiento para el agua doméstica: saneamiento individual y saneamiento colectivo. En el saneamiento colectivo, las aguas domésticas relacionadas con la actividad y el consumo humano se recogen mediante redes que se conectan a una planta de tratamiento.
En el caso de los efluentes urbanos, se utiliza el equivalente habitante para cuantificar la contaminación que se trata en una planta de tratamiento. La unidad equivalente a cada habitante corresponde, principalmente en Europa, a 200 litros de agua al día que contienen unos 60 gramos de contaminación biodegradable (DBO5). Para una información más detallada, existen sistemas de información sobre el agua que explican a los consumidores el tratamiento del agua y de los lodos de depuradora. Estos centros de información sobre el agua publican regularmente informes que pueden descargarse en línea.
El problema de las depuradoras
Esta escasez de agua, fuente de carencias y enfermedades en las poblaciones afectadas, se debe en gran medida a las insuficientes o inexistentes acciones de descontaminación. Esto afecta a varios millones de habitantes de la Tierra. De hecho, las empresas y las comunidades están obligadas a tratar los efluentes resultantes de sus actividades. El tratamiento de estos efluentes puede incluir varias etapas clasificadas según su posición en el tratamiento completo (primario, secundario y, a veces, terciario). El resultado del tratamiento está sujeto al cumplimiento de normas europeas cada vez más estrictas.
En función de sus normas de funcionamiento, los industriales pueden verter sus efluentes directamente a la red, o pueden estar obligados a realizar un pretratamiento o un tratamiento completo de sus efluentes. En el caso de un tratamiento completo, el efluente puede verterse en un entorno natural como un río. El tratamiento puede llevarse a cabo mediante diferentes procesos, como los físico-químicos (más bien primarios), el tratamiento biológico (más bien secundarios), el tratamiento oxidante con ozono, por ejemplo, o la adsorción sobre carbón (más bien terciarios). Todos estos tratamientos permiten eliminar las diferentes formas de contaminación, principalmente la carbonosa (hidrocarburos, alcohol, ácido carboxílico, por ejemplo) y la nitrogenada, que puede estar presente en forma sólida, coloidal o disuelta.
Los diferentes tipos de procesos en una planta de tratamiento de aguas residuales
El tratamiento del agua es el proceso mediante el cual se eliminan o reducen los contaminantes y las impurezas presentes en el agua para hacerla apta para un uso específico, como el consumo humano, el riego agrícola o el uso industrial. Se trata de un proceso que permite tratar las aguas residuales para que alcancen la calidad definida en las diferentes normativas y legislaciones locales.
Con esa finalidad las plantas de tratamiento someten las aguas residuales a tres diferentes tipos de procesos: físico, químico y biológico. El proceso convencional de tratamiento de aguas en una planta de tratamiento de aguas residuales convencional se distribuyen en 4 etapas: 1. tratamiento preliminar o pretratamiento, 2. tratamiento primario, 3. tratamiento secundario y 4. tratamiento terciario.
- Pretratamiento
El tratamiento preliminar, o pretratamiento, es la primera etapa y la que empieza la depuración de las aguas residuales, su propósito es prepararlas para su purificación durante las siguientes etapas.
En esta etapa, se lleva a cabo inicialmente un proceso de desbaste, donde se separan los residuos sólidos grandes y medianos mediante el uso de rejas y tamices de diferente grosor. Posteriormente, se retiran las grasas y las partículas de arena mediante desarenadores y desengrasadores. En resumen, la fase de pretratamiento permite la filtración del agua y puede estar compuesta por desbaste, desarenado, sedimentación y desengrasado. Esta fase filtra los principales residuos, pero no constituye un tratamiento completo del agua.
- Tratamiento primario
El propósito de esta fase es eliminar una porción de sólidos suspendidos en el agua, un proceso equivalente a la decantación mediante filtración o el uso de membranas. Para ello, el agua se retiene en decantadores durante 1 a 2 horas para que, gracias a la acción de la gravedad, las partículas suspendidas se separen.
Además de la sedimentación de los sólidos, este proceso ayuda a homogeneizar el caudal y a eliminar la materia orgánica presente en los sólidos suspendidos. Durante este proceso también es posible añadir sustancias químicas, como coagulantes y floculantes, para mejorar la sedimentación y eliminar fósforo. En algunos casos, también se utilizan sustancias básicas o ácidas para neutralizar el pH del agua. El principal objetivo de esta etapa es eliminar la mayor cantidad posible de materia orgánica. - Tratamiento secundario
En esta etapa, el objetivo principal es eliminar la materia orgánica del agua, así como nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, y asegurar la eliminación final de las bacterias orgánicas contenidas en las aguas residuales.
Este proceso es mayoritariamente un tratamiento biológico, donde se utilizan bacterias y microorganismos para degradar y eliminar tanto la materia orgánica como los nutrientes. El tratamiento más común y utilizado es el de los fangos activados, en el cual el agua a tratar permanece varios días en un tanque bajo condiciones variables de oxígeno (aerobias, anóxicas y anaerobias) dependiendo de los requisitos de eliminación requeridos.
Además del tratamiento biológico, es habitual realizar una segunda decantación o decantación secundaria. Aquí, las bacterias que se desarrollaron durante el proceso anterior se precipitan al fondo del decantador, formando lo que se conoce como fango biológico. Esta mezcla se extrae o purga desde el fondo, mientras que el agua clarificada sale por la parte superior, libre de la mayoría de bacterias y sólidos.
Este tratamiento puede ajustarse según los procesos productivos y las normativas de la industria. Generalmente, esta etapa es la última si el agua cumple con los requisitos de descarga establecidos y no se requiere una mayor calidad para su reutilización o uso posterior. - Tratamiento terciario
Durante el tratamiento terciario o químico, el objetivo principal es mejorar la calidad final del agua para permitir su retorno al medio ambiente (mar, ríos, lagos y demás cuencas hidrográficas) y, en algunos casos, reutilizarla en actividades humanas. Para alcanzar esta mesa, se llevan a cabo diversos procesos cuyo propósito principal es la eliminación de agentes patógenos, garantizando así la seguridad del agua para su posterior uso o vertido.
Cada planta de tratamiento de aguas residuales puede emplear una combinación de estos procesos dependiendo de la calidad del influente y los estándares de calidad del efluente requeridos.
¿Por qué hay diferentes sistemas de tratamiento?
Las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden instalarse en el lugar de producción de una fábrica. Su objetivo es tratar las aguas procedentes de procesos industriales y eliminar la contaminación presente antes de reutilizarlas en forma de reciclaje o verterlas al medio natural. Toda planta de tratamiento de aguas residuales debe cumplir la ley y respetar la legislación (Reales Decretos, reglamentos medioambientales y sanitarios, etc.) que se le aplica en materia de vertidos, calidad del agua y normas.
Con el desarrollo de las actividades en España, la producción de las plantas es cada vez más importante y, al mismo tiempo, aumenta el volumen de agua destinado al tratamiento, lo que explica el desarrollo de diversos sistemas de depuración y de nuevas tecnologías. En general, el diseño de un sistema de tratamiento para una planta de tratamiento de aguas residuales se basa en las necesidades de su operación.
Sin embargo, los estudios reflejan la evolución de la empresa a corto plazo y las obras construidas pueden resultar insuficientes con el tiempo. Cada vez más plantas de tratamiento se enfrentan también a picos estacionales y deben encontrar soluciones adaptadas de forma rápida y eficaz.
Las soluciones y tecnologías de tratamiento de aguas residuales de Air Liquide se adaptan a las etapas de tratamiento ya establecidas, así como al circuito de reciclaje del agua para una posible reutilización de los recursos tras eliminar la contaminación del agua. Para algunas empresas, se trata de una verdadera recuperación del agua industrial mediante la reutilización de estos recursos que podrían parecer perdidos. El equipo específico de tratamiento de agua de Air Liquide permite tratar un mayor volumen de agua gracias al uso de gas (inyección de gas en el agua de la cuenca).
Sistema de tratamiento biológico para una mayor producción o tratamiento de efluentes químicos
El tratamiento biológico es una solución para un aumento puntual o a largo plazo del caudal, y para el tratamiento de efluentes de tipo químico. El tratamiento biológico responde rápidamente a su problema y puede integrarse en las instalaciones existentes. También permite ahorrar espacio al evitar el diseño de nuevos lavabos. Esta técnica se inspira en el entorno natural. ¿El principio? Utilizamos lodos (una mezcla de materia orgánica y tierra) que potenciamos con CO₂ para que absorba la contaminación. A continuación, es necesario realizar una decantación para separar el agua tratada y los lodos. Se llevará a cabo en la planta o se enviará a tratamiento de lodos. Este sistema de tratamiento del agua multiplica el rendimiento de una planta por 2,5/3.
Sistema de tratamiento por neutralización del pH por CO₂ para un agua que respeta con dificultad las normas de rechazos
Cualquier agua que salga de una planta de tratamiento en Europa y se vierta al medio natural debe tener un pH inferior a 8,5. Sin embargo, dependiendo del sector industrial, puede ser difícil respetar este umbral. Las industrias alimentarias, por ejemplo, suelen utilizar agua para enjuagar los fondos de sus depósitos. Podemos desinfectar esta agua y reducir su pH simplemente inyectando CO₂ (dióxido de carbono). El resultado del análisis es entonces sencillo y predecible.
Con una red de expertos, Air Liquide puede ayudarle a encontrar el sistema más adecuado para su problema, sin modificar sus instalaciones existentes. Le aportamos soluciones de calidad, que generalmente requieren modificaciones sencillas como la instalación de los aparatos para las conexiones eléctricas necesarias para el correcto funcionamiento de nuestros equipos. Realizamos nosotros mismos el mantenimiento de los equipos y avanzamos de la mano de las industrias para acompañarle lo mejor posible en su proyecto de depuración.
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Soluciones Air Liquide para el tratamiento del agua
Gases en el tratamiento del agua
¿Para qué se utilizan los gases industriales en las plantas de tratamiento de aguas?
- El gas nitrógeno se utiliza para la inertización de seguridad de materiales inflamables como lodos secos, carbón activado, en plantas de agua potable, por ejemplo.
- El oxígeno se utiliza para potenciar su planta biológica y, en algunos casos, para oxidar compuestos como los sulfuros, los sulfitos y otros compuestos de azufre que pueden encontrarse en el efluente.
- El dióxido de carbono se utiliza en la producción de agua potable para el equilibrio calco-carbónico del agua, así como para la neutralización de efluentes alcalinos, para sustituir a los ácidos fuertes, siempre peligrosos de manejar y almacenar.
- El ozono, según las zonas geográficas del mundo, se produce a menudo a partir de oxígeno puro, y se utiliza en la desinfección del agua, así como en los tratamientos terciarios, para eliminar el color, la DQO refractaria, los microcontaminantes, etc.
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Preguntas frecuentes
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