Procesos de Potabilización y Depuración de Aguas: Etapas y Tecnologías Clave

Tratamiento de Agua Potable (ETAP)

Pretratamiento

El objetivo del pretratamiento es la eliminación de la mayor parte de los materiales sólidos gruesos presentes en el agua bruta.

• Desbaste/Tamización: Consiste en quitar materiales sólidos a partir de rejillas de 8-10 cm, 25-40 mm o 1-5 mm.
• Predecantación.
• Medida del Caudal: Es necesario determinar cuánto caudal debe tratarse para dimensionar correctamente la planta.
• Aireación: Proceso que elimina sustancias volátiles como el sulfuro de hidrógeno y el anhídrido carbónico, disminuye el amoniaco y reduce la tendencia a la anaerobiosis. Se realiza mediante tres métodos principales:
  • Rociamiento (pulverizado mediante toberas, eficacia del 75%).
  • Escalones (el agua circula por unos escalones de 2-3 metros, eficacia del 40%).
  • Difusión (inyección de aire comprimido).
• Desinfección Previa.

Clarificación

La clarificación busca eliminar las partículas en suspensión y los coloides que causan turbidez.

• Coagulación: Consiste en neutralizar las cargas de los coloides para que formen precipitado. Para ello, se usan sales de aluminio (sulfatos y cloruros) y sales de hierro (sulfatos y cloruros).
• Floculación: Proceso que reúne las partículas coaguladas en una red, formando aglomerados (flóculos). Se usan floculantes como sílice, alginatos, almidón y policloruros.
• Decantación: Proceso físico que permite separar dos sustancias (sólido-líquido) por gravedad.
• Ablandamiento: Consiste en reducir la dureza del agua, generalmente a través de la adición de cal.
• Filtración: Proceso físico fundamentado en el paso de una mezcla sólido-líquida por un medio poroso que retendrá los sólidos, permitiendo el paso a los líquidos. Este proceso es crucial, ya que elimina bacterias, virus, sustancias húmicas, microcontaminantes y coloides de arcilla.

Desinfección

El objetivo principal es destruir los patógenos restantes para garantizar la salubridad del agua.

Cloración

Tiene como objetivo destruir patógenos. Sus etapas son:

1. Demanda inmediata.
2. Formación de compuestos clorados.
3. Destrucción de cloraminas.
4. Formación de cloro libre.

Ozonización

Proceso para formar ozono en contacto con el agua. Consta de 3 etapas:

1. Generación de ozono (a través de diferencia de potencial, de placa o tubular).
2. Cámaras de ozono.
3. Eliminación de ozono residual.

Ventajas de la Ozonización

• Mayor poder oxidante que el cloro.
• Menor tiempo de contacto requerido.
• Acción germicida suficiente.
• No genera trihalometanos.
• Oxida fenoles.
• No genera color ni sabor.

Inconvenientes de la Ozonización

• La desinfección residual solo dura aproximadamente 30 minutos.
• Puede desarrollar plancton posteriormente.
• Costo elevado.
• Es corrosivo.
• Requiere instalaciones complejas.

Depuración de Aguas Residuales (EDAR)

Pretratamiento

Etapa inicial de la depuración de aguas residuales.

• Aliviadero de crecidas.
• Desbaste.
• Tamización.
• Trituración.
• Desarenado.
• Desengrasado.
• Control del olor.
• Medida del caudal.

Tratamiento Primario

Es un proceso fundamentalmente físico que se puede complementar con coagulantes y floculantes. Su eficacia es alta, eliminando los sólidos sedimentables en un 90-95%, los sólidos en suspensión en un 50-65% y la DBO (Demanda Biológica de Oxígeno) en un 20-35%.

Comprende los siguientes procesos:

• Coagulación-Floculación.
• Neutralización (ajuste del pH).
• Otros (uso de tanques Imhoff).
• Sedimentación Primaria (tiempo de estancia de 1 a 3 horas).

Tratamiento Secundario

El tratamiento secundario tiene como objetivo principal eliminar la materia orgánica disuelta, el nitrógeno, el fósforo, los patógenos y los metales mediante procesos biológicos.

Factores que Afectan al Proceso Biológico

• Temperatura (óptima entre 12 ºC y 38 ºC).
• pH (óptimo entre 6,2 y 8,5).
• Homogeneización.
• Presencia de inhibidores (ej. aluminio, plomo).
• Cantidad mínima de nutrientes.
• Biodegradabilidad.
• Oxígeno disuelto.
• Parámetros de diseño.
• Presencia de organismos filamentosos.

Tipos de Tratamiento Secundario

Biomasa Fija

• Biodiscos: Sistema cilíndrico que se sumerge parcialmente en el agua a tratar. Tienen un diámetro de 1,8-3,7 m y giran a una velocidad de 3 m/s.
• Lechos Bacterianos (Filtros Percoladores): Sistema en el que el agua se hace circular a través de un material poroso (relleno) a contracorriente de agua y aire. La materia orgánica se degrada en la película biológica compuesta por microorganismos que se desarrollan en el relleno.

Biomasa en Suspensión

• Fangos Activos: La degradación biológica se produce estando todos los elementos en suspensión. Son muy eficaces, ya que eliminan entre el 85-95% de la DBO.

Tratamiento Terciario

El tratamiento terciario busca eliminar o reducir contaminantes específicos como nitratos, fosfatos, sólidos en suspensión, patógenos, detergentes e iones, mediante una combinación de procesos avanzados.

Procesos Físicos

• Filtración.
• Tamizado.
• Arrastre por aire.
• Volatilización.

Procesos Químicos

• Desinfección avanzada.
• Precipitación.
• Oxidación.

Procesos Biológicos

• Nitrificación.
• Desnitrificación.
• Tratamiento con algas.