Depuración de Aguas: Métodos Avanzados y Eficiencia

EDAR/Separación por Membrana

Se utilizan para eliminar materia disuelta en el agua, consiguiendo altos niveles de calidad, aunque es un proceso costoso debido al uso de membrana semipermeable y de diálisis. Los procesos incluyen:

Ultrafiltración

Con membranas semipermeables, se realiza la separación de contaminantes del agua bajo la acción de un gradiente de presión. Se utiliza para macromoléculas y vertidos industriales.

Ósmosis Inversa

El método más importante actualmente. Se trata de invertir el sentido natural de la ósmosis. Cuando tenemos dos disoluciones, una más concentrada que la otra, con una membrana semipermeable, las moléculas de la disolución más concentrada pasan a la menos concentrada hasta encontrar un equilibrio. Esto genera una diferencia de presión llamada osmótica. Hay que aplicar una presión mayor o igual que la osmótica para forzar el sistema y que el disolvente vaya en sentido contrario, separando los solutos/contaminantes del agua depurada.

Electrodiálisis

Se aplica un campo eléctrico a un fluido rico en iones. Se colocan dos electrodos y, al aplicar el campo eléctrico, los aniones se van al ánodo (polo +) y los cationes al cátodo (polo -). Si entre medias se intercalan membranas de diálisis/selectivas aniónicas y catiónicas, se puede conseguir un agua de bastante calidad.

Cloración

Cuando adicionamos Cl al agua, se produce un doble equilibrio: hidrólisis del cloro y disociación del ácido hipocloroso. Dependiendo del pH, habrá más contenido de una especie u otra. A pH muy ácidos (2-5), solo hay Cl. Con pH 5, se inicia el hipocloroso y, a partir de pH 6, aparece el hipoclorito. En pH 10, todo es hipoclorito y no hay nada de hipocloroso. Como el rango normal se encuentra entre 5 y 10, lo habitual es un equilibrio entre ambos. Químicamente, el hipocloroso es más efectivo como desinfectante. Por tanto, si se trabaja por debajo de pH 6, se obtiene mayor eficacia. Este mismo planteamiento es válido cuando se utiliza hipoclorito en lugar de cloro.

Cloración al Break Point

El Cl es un compuesto químico muy oxidante. Reacciona con todos los compuestos inorgánicos oxidables, transformándose en cloruros, los cuales no son desinfectantes. La primera dosis se pierde, pero una vez que se oxidan todos esos compuestos, empieza a desinfectar. Si aumentamos la dosis en presencia de amoniaco, se forman cloraminas, y si hay compuestos orgánicos, también se forman organoclorados.

Licor de Mezcla (Lodos Activados, Tratamiento 2º)

Consiste en un proceso continuo en el que el agua residual se estabiliza biológicamente en tanques o balsas de activación, en las que se mantienen condiciones aerobias. El efluente de los decantadores primarios pasa a estas balsas de fangos activos que necesitan un aporte de oxígeno para la acción metabólica de los microorganismos. Este aporte se efectúa mediante turbinas o bien a través de difusores dispuestos en el interior de la balsa. El sistema consiste en desarrollar un cultivo bacteriano alimentado con el agua a depurar. Con agitación, se evitan sedimentos y se homogeniza la mezcla de los flóculos bacterianos y el agua residual, aireándose porque se necesita oxígeno para la digestión (licor de mezcla). Después de un tiempo de contacto suficiente, el licor de mezcla se envía a un clarificador (decantador secundario) destinado a separar el agua depurada de los fangos. Un porcentaje de estos últimos se recirculan al depósito de aireación para mantener una concentración suficiente de biomasa activa. Se deben garantizar los nutrientes necesarios para que el sistema funcione correctamente, principalmente nitrógeno y fósforo.

Una vez que los influentes han pasado por estos tanques de aireación y digestión bacteriana, los efluentes pasan por los decantadores secundarios. Aunque el tratamiento biológico reduce la DBO del agua efluente un 75-90%, la del fango se reduce en mucha menor medida, por lo que suele ser necesario el posterior tratamiento de dichos fangos.

Debe haber un equilibrio entre los microorganismos que se mantienen en el reactor y el alimento contenido en el agua residual, ya que se generan nuevos microorganismos. Para mantener el equilibrio, es necesario purgar para que no se acabe la materia orgánica. Las bacterias se pueden desarrollar en forma circular o filamentosa. Las filamentosas crean grandes redes que no se depositan. Para evitar este problema, se tiende a poner las condiciones idóneas para que se formen las circulares, bien sea suministrando menos oxígeno o poniendo tabiques en zig-zag para evitar la unión de filamentosas y se evita oxigenar el reactor.