Tratamiento de aguas residuales: procesos, ventajas y desventajas

Tratamiento de Aguas Residuales: Una Guía Completa

Tratamiento Preliminar

Procesos mecánicos y físicos para eliminar impurezas de mayor tamaño: coladores, despatilladores, etc.

Tratamiento Primario

Proceso mecánico que consiste en la remoción de sólidos insolubles (ej: arena, grasas y espumas). El primer paso es la sedimentación, separando sólidos decantables de los que flotan. Durante esta etapa, las partículas floculables forman agregados (aparición de compuestos químicos). El material que flota consiste en aceites, ceras, ácidos grasos y jabones insolubles, conocidos como grasas.

Tratamiento Secundario

Objetivo: remover material orgánico disuelto (DBO5). Es un proceso biológico que acelera el proceso natural de depuración del agua. Se enfoca en la eliminación de sólidos en solución y compuestos biodegradables. Su uso principal es el tratamiento de aguas servidas con DBO5 altas.

AST-Lodo Activado (membranas Bioreactor)

Alimentación (F) = Q * DBO5 = 1800 kg/d
DBO5 = 2000 mg/l
Caudal (Q) = 900 m3/d
El proceso pasa por el reactor, clarificador secundario, efluente y lodo.

Objetivos del tratamiento secundario: coagulación y eliminación de sólidos coloidales no sedimentables, y reducción de la materia orgánica (DBO carbonosa). Esto se consigue biológicamente, gracias a la acción de microorganismos, principalmente bacterias.

Papel de los Microorganismos

• Eliminación de la DBO carbonosa
• Coagulación de sólidos coloidales no sedimentables
• Estabilización de la materia orgánica

Aspectos Fundamentales del Tratamiento Secundario

Dada la complejidad de muchos efluentes, es conveniente considerar varios aspectos fundamentales para su estudio racional:

• Interacciones microbianas
• Reacciones biológicas fundamentales
• Estequiometría
• Relaciones cinéticas básicas

Procesos Aeróbicos y Anaeróbicos

Procesos Aeróbicos

Existen diversas tecnologías: lodos o barros activados, lagunas de aireación, filtros percoladores, discos rotatorios, lagunas de estabilización y biofilms.

Procesos Anaeróbicos

Son procesos de digestión aplicables a residuos líquidos o sólidos, incluyendo generalmente la separación y aprovechamiento del gas producido. La transformación de la materia orgánica en metano y CO2 se lleva a cabo en 3 etapas consecutivas, en las que intervienen diferentes grupos de bacterias con formación de ácido acético, propiónico, butírico, láctico, fórmico, CO2 e H2 para llegar finalmente a metano y CO2.

Ventajas y Desventajas de los Tratamientos Aeróbicos y Anaeróbicos

Tratamiento Aeróbico

Ventajas

• Bajo nivel de dependencia tecnológica
• Rápida puesta en marcha
• Mayor estabilidad ante cambios de temperatura y presencia de contaminantes
• Uso de equipos de alta disponibilidad
• Reducción del volumen por sobre el 70%

Desventajas

• Producción de lodos no mineralizados

Tratamiento Anaeróbico

Ventajas

• Baja producción de lodos
• Reducción de volumen por sobre el 90%
• Producción de lodo altamente mineralizado
• Posible utilización de gas metano como energía
• La biomasa puede mantenerse por varios meses recibiendo muy baja carga o sin tratamiento

Desventajas

• Alto nivel de dependencia
• Operación sofisticada (personal calificado)
• Requiere energía para iniciar el proceso
• Puesta en marcha que puede requerir semanas o meses sin inóculos apropiados
• Mayor número de equipos para recuperación y uso del biogás
• Mayor sensibilidad a cambios de temperatura y presencia de sustancias tóxicas

Tratamiento Terciario

Objetivo principal: remover compuestos inorgánicos disueltos y nutrientes como nitrógeno y fósforo. Aumenta la eficiencia de los tratamientos primarios y secundarios. Existe una variada gama de métodos dependiendo del contaminante, las características de los residuos y los costos asociados.

Métodos de Tratamiento Terciario

• Ósmosis inversa
• Electrodiálisis
• Destilación
• Coagulación
• Adsorción
• Remoción por espuma
• Filtración
• Extracción por solvente
• Intercambio iónico
• Oxidación química
• Precipitación
• Nitrificación – Denitrificación

Marco Legal y Normativa

Normativa Vigente

Regula instrumentos de gestión ambiental (preventivos y reactivos): normas de calidad ambiental, normas de emisión, planes de manejo, planes de prevención y planes de contingencia.

Normas de Calidad: Si la concentración de contaminantes en el aire se ubica entre el 80% y el 100% de la norma de calidad, el área afectada se declara zona latente. Si sobrepasa el 100%, se declara zona saturada.

Marco Legal: Olores Molestos, Quejas o Normativa

Código Sanitario (conservación y pureza del aire), Norma de Emisión para olores molestos DS 167/99 (pulpa sulfatada, compuesto sulfuro de hidrógeno y mercaptanos), Constitución Política (ambiente libre de contaminación), recursos de protección, Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), Ley Base del Medio Ambiente (Ley 19300), Ley 20147 (Crea MMA, Superintendencia del Medio Ambiente y Tribunal Ambiental), DS 594.

Efectos de Gases y Olores en la Salud

La percepción varía según la persona, al igual que el grado de malestar o bienestar. Factores a considerar: dosis, tiempo de exposición, efectos sobre el humor y la conducta humana, efectos físico-somáticos (irritación nasal, dolor de cabeza, náuseas, alergias, infecciones y efectos tóxicos), y efectos sobre la calidad de vida. La percepción de un olor genera una respuesta psicofisiológica (pérdida de memoria, reacciones de hipersensibilidad, pautas de respiración, estrés, sobre todo olores repetitivos).

Sulfuro de Hidrógeno (H2S)

Según la Norma Chilena DS 594, existen dos límites regulados para H2S:

• LPT (Límite Permisible Temporal): Promedio ponderado de exposición (valor límite 15 min) 15 ppm o 21 mg/m3 = TLV - STEL
• LPP (Límite Permisible Ponderado): Concentración promedio de exposición (valor límite día laboral 8 horas) = TLV - TWA 8 ppm o 11,2 mg/m3

Efectos del H2S:

• 0,3 a 1,0 ppm: Detectable por la mayoría de las personas. Olor ligero.
• 3 a 5 ppm: Fácilmente detectable. Olor moderado.
• 8 ppm: Se inicia proceso de irritación de los ojos. Nivel de exposición permisible para 8 horas de exposición.
• 20 a 30 ppm: Olor fuerte y desagradable, pero no intolerable. Provoca tos e inmediata irritación de los ojos. Máxima concentración permisible para corto periodo de exposición (10 minutos por turno de 8 horas).
• 50 ppm: Pronunciada irritación de ojos, garganta y pulmones, aunque es posible respirar por algunos minutos.
• 100 ppm: Tos, irritación de los ojos, pérdida de olfato después de 2 a 5 minutos de exposición. No se puede respirar.
• 200 ppm: Inflamación de los ojos e irritación del sistema respiratorio después de una hora de exposición. Muerte.