Tractament Primari, Fisicoquímic i Biològic d'Aigües Residuals

Tractament primari d'aigües residuals

Objectius:

• Reduir els sòlids en suspensió i les partícules col·loïdals.
• Preparar les aigües residuals per al seu tractament biològic.

S'han d'eliminar per evitar inconvenients com l'obstrucció de conduccions, l'abrasió de bombes o equips de mesura, el desgast de materials i per complir les exigències de la normativa referent a abocaments. La separació es fa per decantació o floculació.

Sedimentació

Consta de dues fases:

• Fase sòlida: correspon als fangs i està formada per les partícules de sòlids en suspensió.
• Fase líquida: formada per les partícules i els compostos en dissolució.

Característiques:

• Operació física.
• Procés més utilitzat en el tractament d'aigües.

Tipus de sedimentació segons la grandària de les partícules:

• Partícules granulars (sedimentació discreta).
• Partícules floculars (sedimentació floculant).

Partícules col·loïdals

• De 0,1 a 100 micres de diàmetre.
• Superfície específica important.
• Velocitat de sedimentació molt lenta.
• Suspensions estables per càrregues superficials electroestàtiques, normalment càrrega negativa.
• Els ions de càrrega formen dues capes: capa d'adsorció i capa difusa (atracció electroestàtica i repulsió).
• Afinitat cap a certs cossos portadors de càrregues elèctriques de signe contrari (coagulació).

Tipus de col·loides:

• Hidròfugs: per exemple, col·loides metàl·lics, capa d'adsorció feble, coagulació a partir de l'addició de factors que disminueixen el potencial zeta.
• Hidròfils: per exemple, col·loides orgànics, capa d'adsorció gruixuda, coagulació a partir de l'adició de factors que actuïn sobre la destrucció d'aquesta capa, acció del potencial zeta secundària.

Tractament fisicoquímic

Consta de 3 etapes:

1. Desestabilització de les partícules col·loïdals (coagulació).
2. Agregació de les partícules desestabilitzadores (floculació).
3. Separació dels agregats en el sinus de l'aigua (decantació).

Coagulació

Procés de desestabilització. Normalment s'utilitzen les sals de ferro i alumini; una sal monovalent té un efecte inferior a les polivalents.

Formes de desestabilitzar el col·loide:

• Compressió de la doble capa o compressió de la capa difusa: augmenten la concentració de contraions.
• Neutralització de la càrrega per adsorció: absorbeixen contraions a la seva superfície; la sobredosificació és ineficaç.
• Precipitació per immersió en un precipitat: les partícules col·loïdals acturien com a nucli del precipitat i precipiten.
• Enllaç de partícules per addició: coagulants que s'adsorbeixen en els col·loides i poden crear enllaços entre diferents partícules col·loïdals.

Factors determinants:

• Concentració del coagulant.
• La dosi del coagulant en excés.
• L'energia d'agitació aigua-coagulant.
• El pH.

Floculació

La floculació és l'aglomeració de partícules desestabilitzades en microflòculs i després en els flòculs més grans que tendeixen a dipositar-se en el fons dels recipients construïts per a aquest fi, anomenats decantadors. Els floculants (o coajutants de coagulació) són productes que afavoreixen el procés de formació del flòcul, actuant de pont o unió per captar mecànicament les partícules en suspensió.

La diferència bàsica entre coagulant i floculant resideix en què el coagulant anula les forces repulsives entre les partícules col·loïdals, iniciant la formació de microflòculs; en canvi, el floculant engloba aquests microflòculs augmentant el seu tamany i densitat de manera que sedimenten més fàcil i ràpidament (normalment sí, encara que en alguns casos no).

Procés:

• Moviment tèrmic de les partícules.
• Moviments de sedimentació.
• Moviment del fluid que conté les partícules.

Classificació dels floculants:

• Per la seva naturalesa: mineral o orgànica.
• Pel seu origen: sintètic i natural.
• Per la seva càrrega elèctrica: aniònic, catiònic o no iònic.
• Mineral: sílice activada, argiles, $CO_3Ca$ precipitat, carbó actiu (en pols).
• Orgànics: naturals (midons), sintètics (polímers, polielectròlits), polímers no iònics (poliacrilamides), polímers aniònics (poliacrilamida hidrolitzada per sosa), polímers catiònics (cadenes més curtes).

Floculadors: mecànics, de xicanes, per airejament.

Tractament biològic

Objectius:

• Eliminació dels sòlids col·loïdals no sedimentables i estabilització de la matèria orgànica.
• Aigües residuals domèstiques: reducció de la matèria orgànica més eliminació de nutrients i eliminació d'elements traça tòxics.
• Aigües de retorn agrícola: eliminació de nutrients per evitar l'eutrofització.
• Aigües residuals industrials: reducció de la concentració de compostos orgànics.

Fases del procés

• Naturalesa bioquímica: els bacteris per reaccions metabòliques produeixen la degradació i mineralització de la matèria orgànica; té lloc en el reactor biològic. El principal objectiu és la reducció de la DBO.
• Naturalesa fisicoquímica: decantació dels fangs secundaris formats bàsicament per biomassa; té lloc en el decantador o clarificador.

Tipus de processos de tractament biològic

• Segons el tipus de microorganisme: procés aerobi, anaerobi, anòxic, procés combinat.
• Segons la seva situació en el reactor: cultiu en suspensió, procés de cultiu fix, procés de cultiu combinat.
• Tipus de reactors: de barreja completa i de flux de pistó.