Optimización de la Depuración de Aguas Residuales: Fundamentos de Procesos Físicos y Químicos en EDAR

Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR)

La Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) aplica operaciones físicas, químicas y biológicas cuyo objetivo es reducir la concentración de los contaminantes presentes en el agua residual y devolver al medio natural las aguas en el mejor estado posible.

Procesos Físicos

Homogeneización

Proceso físico que amortigua las variaciones de caudal y carga contaminante para conseguir un caudal y carga constante o casi constante. De esta forma, se consigue reducir el tamaño de los equipos y que estos trabajen de forma más estable y con mayor eficacia.

Ventajas

• Aumenta la eficacia de los tratamientos biológicos: cargas constantes, control de pH, control de concentración de compuestos inhibidores.
• Proporciona flujo continuo y un caudal de entrada constante a la planta.
• Mejora la calidad del efluente.

Sedimentación

Proceso físico que separa por efecto de la gravedad las partículas suspendidas cuyo peso específico sea mayor que el del agua para obtener un efluente clarificado (sobrenadante) y un fango con elevada concentración de sólidos.

Aplicaciones

• Eliminación de arenas: desarenadores.
• Sedimentación primaria: eliminación de sólidos suspendidos.
• Sedimentadores secundarios (procesos biológicos).
• Eliminación de flóculos químicos cuando se emplean procesos de coagulación-floculación.
• Espesado de fangos.

Flotación

Proceso físico que separa sólidos suspendidos o partículas líquidas mediante la introducción de burbujas de aire. Las burbujas de aire se adhieren a las partículas. El conjunto partícula-burbuja asciende hasta la superficie, donde son recogidas por sistemas mecánicos (rasquetas). Es una operación competitiva con la sedimentación (puede sustituirla).

Ventaja

Permite eliminar partículas pequeñas de sedimentación lenta de forma eficaz y rápida.

Aplicaciones

• Concentración de fangos biológicos.
• Separación de grasas, aceites y sólidos de baja densidad.
• Eliminación de sólidos suspendidos.

Procesos Químicos

Coagulación-Floculación

Proceso químico que separa sólidos coloidales no sedimentables. Estos sólidos se encuentran en suspensión con una carga eléctrica negativa superficial, haciendo que las partículas se repelan entre sí y no sedimenten.

Componentes del Proceso

• Coagulación (Proceso químico): Desestabilización de las partículas coloidales por neutralización de su carga eléctrica mediante adición de productos químicos.
• Floculación (Proceso físico): Agrupación de dichas partículas desestabilizadas que forman agregados voluminosos (flóculos), los cuales sedimentan por gravedad.

Precipitación Química

Proceso químico que implica la adición de reactivos químicos para conseguir que contaminantes solubles o suspendidos se transformen en formas insolubles y facilitar de esta forma su eliminación por sedimentación.

Aplicaciones

1. Aumentar la eliminación de SST (Sólidos Suspendidos Totales) y materia orgánica en los sedimentadores primarios mediante la adición de sales de hierro, sales de aluminio y cal.
2. Eliminación de fósforo: adición de Ca(OH)₂, Al³⁺, Fe³⁺.
3. Eliminación de metales pesados: se eliminan como hidróxidos y sulfuros.

Desventajas

1. Se requieren ensayos de laboratorio para determinar la dosis de reactivo.
2. Manejo de reactivos químicos corrosivos.
3. Aumento del volumen de fangos generado.

Ajuste de pH

Proceso químico que adecúa el pH a las condiciones óptimas de operación, de acuerdo con el destino posterior del agua:

Condiciones Óptimas de pH

• Procesos biológicos (6,5 – 8,5).
• Eliminación de metales pesados (pH óptimo).
• Coagulación-floculación.
• Vertido.

Métodos para el Ajuste de pH

• Mezcla de corrientes ácidas y alcalinas.
• Neutralización de aguas ácidas: sosa (NaOH), carbonato de sodio (Na₂CO₃), cal.
• Neutralización de aguas alcalinas: ácidos fuertes (HCl).