Diferencia entre revisiones de «Aguas residuales»
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|contenido=la '''MSc. Mayra Arap Fresno''', perteneciente a la '''[[Universidad Agraria de La Habana]]''' (UNAH).
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|concepto= Se consideran Aguas Residuales a los líquidos que han sido utilizados en las actividades diarias de una [[ciudad]] (domésticas, comerciales e industriales)
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|concepto= Cualquier tipo de agua cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia antropogénica.
 
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'''Aguas residuales.''' Son materiales derivados de residuos domésticos o de procesos industriales, los cuales por razones de [[salud pública]] y por consideraciones de recreación económica y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en [[lagos]] o corrientes convencionales.
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''' Aguas residuales '''. Son cualquier tipo de [[agua]] cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia antropogénica. Las aguas residuales incluyen las aguas usadas, domésticas, urbanas y los residuos líquidos industriales o mineros eliminados, o las aguas que se mezclaron con las anteriores (aguas pluviales o naturales). Su importancia es tal que requiere sistemas de canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación.
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==Clasificación según su origen==
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== Características ==
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De acuerdo con su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas como:
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* Domésticas: aquellas utilizadas con fines higiénicos ([[baño]]s, [[cocina]]s, [[lavandería]]s, etc.). Consisten básicamente en residuos humanos que llegan a las redes de [[alcantarillado]] por medio de descargas de instalaciones hidráulicas de la edificación también en residuos originados en establecimientos comerciales, públicos y similares.
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Todas las aguas naturales contienen cantidades variables de otras sustancias en concentraciones que varían de unos pocos mg/litro en el agua de lluvia a cerca de 35 mg/litro en el agua de mar. A esto hay que añadir, en las aguas residuales, las impurezas procedentes del proceso productor de desechos, que son los propiamente llamados vertidos. Las aguas residuales pueden estar contaminadas por desechos urbanos o bien proceder de los variados procesos industriales.
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* Industriales: son [[líquido]]s generados en los procesos industriales. Poseen características específicas, dependiendo del tipo de industria.
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* Infiltración y caudal adicionales: las aguas de infiltración penetran en el sistema de alcantarillado a través de los empalmes de las tuberías, paredes de las tuberías defectuosas, tuberías de inspección y limpieza, etc. Hay también [[aguas pluviales]], que son descargadas por medio de varias fuentes, como [[canal]]es, drenajes y colectores de [[agua de lluvia]].
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Por su estado físico se puede distinguir:
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* Pluviales: son agua de lluvia, que descargan grandes cantidades de agua sobre el [[suelo]]. Parte de esta agua es drenada y otra escurre por la superficie, arrastrando [[arena]], tierra, hojas y otros residuos que peden estar sobre el suelo.
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*Fracción suspendida.
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*Fracción coloidal.
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== Principales contaminantes==
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*Fracción soluble.
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Los principales [[Contaminación de las aguas|contaminantes del agua]] son los siguientes:  
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* Aguas residuales y otros residuos que demandan [[oxígeno]] (en su mayor parte [[materia orgánica]], cuya descomposición produce la desoxigenación del agua).
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La fracción coloidal y la fracción suspendida se agrupan en el ensayo de sólidos suspendidos totales (SST)
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* Agentes infecciosos.
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* Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las [[plantas acuáticas]]. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.
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=== Sustancias químicas (composición) === 
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* Productos químicos, incluyendo los [[Pesticida|pesticidas]], varios productos industriales, las sustancias tensoactivas contenidas en los [[detergente]]s, y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos.
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* [[Petróleo]], especialmente el procedente de los vertidos accidentales.
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Las aguas servidas están formadas por un 99 % de [[agua]] y un 1 % de sólidos en suspensión y solución. Estos sólidos pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos.
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* Minerales inorgánicos y compuestos químicos.
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* Sedimentos formados por partículas del [[suelo]] y [[mineral]]es arrastrados por las tormentas y escorrentías desde las [[tierra]]s de cultivo, los [[suelo]]s sin protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos.
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*Los sólidos inorgánicos están formados principalmente por [[nitrógeno]], fósforo, cloruros, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos y algunas sustancias tóxicas como arsénico, cianuro, cadmio, cromo, cobre, mercurio, plomo y zinc.
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* Sustancias radiactivas procedentes de los residuos producidos por la [[minería]] y el refinado del [[uranio]] y el [[torio]], las centrales nucleares y el uso industrial, médico y científico de materiales radiactivos.
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*Los sólidos orgánicos se pueden clasificar en nitrogenados y no nitrogenados. Los nitrogenados, es decir, los que contienen nitrógeno en su molécula, son proteínas, ureas, aminas y aminoácidos. Los no nitrogenados son principalmente celulosa, grasas y jabones.
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* El [[calor]] también puede ser considerado un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen.  
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*La concentración de materiales orgánicos en el [[agua]] se determina a través de la DBO<sub>5</sub>, la cual mide material orgánico carbonáceo principalmente, mientras que la DBO20 mide material orgánico carbonáceo y nitrogenado DBO<sub>2</sub>.
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*Aniones y cationes inorgánicos y compuestos orgánicos
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==El uso de aguas residuales==
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La escasez cada vez mayor de las [[Agua dulce|aguas dulces]] debido al crecimiento demográfico, a la urbanización y, probablemente, a los [[Cambio climático|cambios climáticos]], ha dado lugar al uso creciente de aguas residuales para la [[agricultura]], la [[acuicultura]], la recarga de aguas subterráneas y otras áreas. En algunos casos, las aguas residuales son el único recurso hídrico de las comunidades pobres que subsisten por medio de la agricultura. Si bien el uso de aguas residuales en la agricultura puede aportar beneficios (incluidos los beneficios de [[salud]] como una mejor nutrición y provisión de [[alimento]]s para muchas viviendas), su uso no controlado generalmente está relacionado con impactos significativos sobre la [[salud]] humana. Estos impactos en la salud se pueden minimizar cuando se implementan buenas prácticas de manejo.
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=== Características bacteriológicas ===
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Las guías para el uso seguro de aguas residuales en la agricultura deben encontrar el balance justo entre la maximización de los beneficios de salud pública y las ventajas de usar recursos escasos. Es necesario que las Guías sean lo suficientemente flexibles para poder adaptarlas a las condiciones locales, sociales, económicas y ambientales. Además, se deben implementar paralelamente con otras intervenciones de salud como la promoción de la [[higiene]], los servicios de [[agua potable]] y saneamiento adecuados y otras medidas de atención primaria de la salud.
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Una de las razones más importantes para tratar las aguas residuales o servidas es la eliminación de todos los agentes patógenos de origen humano presentes en las excretas con el propósito de evitar una contaminación biológica al cortar el ciclo epidemiológico de transmisión. Estos son, entre otros:
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En [[1989]], la [[Organización Mundial de la Salud]] (OMS) publicó las Guías sobre el Uso Seguro de Aguas Residuales en la Agricultura y Acuicultura. Estas guías han repercutido significativamente en el rehúso racional de aguas residuales y excretas en todos los países.  
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*Coliformes totales
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*Coliformes fecales
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==Tratamiento de aguas residuales==
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*Salmonella
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El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el [[agua]] efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el [[ambiente]] y un [[residuo sólido]] o [[fango]] (también llamado biosólido o [[lodo]]) convenientes para su disposición o reuso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del [[tratamiento de aguas potables]].
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*Virus
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Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo: [[tanque]]s sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías - y eventualmente bombas - a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado.
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=== Materia en suspensión y materia disuelta ===
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Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación [[física]] inicial de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados esos materiales por equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos como la [[arena]]) seguido de una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separe los sólidos suspendidos existentes en el agua residual. Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación, que se utilizan para eliminar [[plomo]] y [[fósforo]] principalmente. A continuación sigue la conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando [[bacterias]] adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es separada o removida (proceso llamado sedimentación secundaria), el agua tratada puede experimentar procesos adicionales (tratamiento terciario) como desinfección, [[filtración]], etc. El efluente final puede ser descargado o reintroducido de vuelta a un [[cuerpo]] de agua natural (corriente, [[río]] o [[bahía]]) u otro ambiente (terreno superficial, [[subsuelo]], etc.). Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada.
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A efectos del tratamiento, la gran división es entre materia en suspensión y materia disuelta.
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==Depuración de aguas residuales==
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*La materia en suspensión se separa por tratamientos fisicoquímicos, variantes de la sedimentación y filtración. En el caso de la materia suspendida sólida se trata de separaciones sólido-líquido por gravedad o medios filtrantes y, en el caso de la materia aceitosa, se emplea la separación L-L, habitualmente por flotación.
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Se realiza una agrupación basada en la acción que pueden ejercer los [[microorganismos]] de estas [[agua]]s sobre la [[salud]] del [[hombre]], las [[plantas]] y los [[animales]] o sobre las sustancias que llevan estas aguas.<br />
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*La materia disuelta puede ser orgánica, en cuyo caso el método más extendido es su insolubilización como material celular (y se convierte en un caso de separación S-L) o inorgánica, en cuyo caso se deben emplear caros tratamientos fisicoquímicos como la ósmosis inversa.
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Por lo que existen dos grupos:<br />
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# Microorganismos que transforman el contenido de las aguas albañales.
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Los diferentes métodos de tratamiento atienden al tipo de contaminación: para la materia en suspensión, tanto orgánica como inorgánica, se emplea la sedimentación y la filtración en todas sus variantes. Para la materia disuelta se emplean los tratamientos biológicos (a veces la oxidación química) si es orgánica, o los métodos de membranas, como la ósmosis, si es inorgánica.
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# Microorganismos patógenos.
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Es importante el papel de los microorganismos en la depuración del agua, para ello se divide en:<br />
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=== Principales parámetros ===
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*'''Acción de los microorganismos anaerobios'''
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Las [[bacterias anaerobias]] atacan y descomponen gran cantidad de las materias en suspensión que tiene el agua albañal.
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Los parámetros característicos, mencionados en la Directiva Europea, son:
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Por ello se colecta esta agua en depósitos profundos donde ocurre la descomposición anaeróbica. Estos microorganismos hidrolizan a compuestos más simples la celulosa, el [[almidón]], las [[proteínas]] y las [[grasa]]s. Se dice que puede solubilizarse el 50% de la materia orgánica.<br />
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Géneros de microorganismos más activos: ''Escherichia'', ''Aerobacter'', ''Proteus'', ''Clostridium''.
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*Temperatura.
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*'''Acción de los microorganismos aerobios'''
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*pH.
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El proceso aerobio disminuye la cantidad de sólidos suspendidos y disueltos en el agua albañal, mineralizando los productos del proceso anaerobio. Se usan tres métodos de purificación:<br />
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*Sólidos en suspensión totales (SST).
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# ''Lechos aerobios o de contacto:'' son depósitos cuyo fondo está constituido por [[piedra]]s, [[grava]], gravilla y [[arena]], dispuestas en capas. Se regula la entrada e agua y ocurre la oxidación y descomposición de las sustancias disueltas. Estos se usan en pequeñas ciudades. El agua puede devolverse a la circulación sin ningún peligro.
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*Materia orgánica valorada como DQO y DBO (a veces TOC).
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# ''[[Sistema de Riego|Sistema de riego]] subsuperficial:'' se distribuye el agua en el terreno de modo que siempre prevalezcan en él las condiciones aerobias, por lo que el tanque séptico situado a 40-50cm por debajo de la superficie del suelo descarga periódicamente una o dos veces al día, para que no se sature el sistema. El agua tiende a subir por capilaridad y en este recorrido del proceso aerobio, descompone la materia orgánica, lo que origina el CO2 que con los cationes del suelo, da lugar a carbonatos.
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*Nitrógeno total Kjeldahl (NTK).
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# ''Fondos activados:'' consiste en hacer burbujear aire durante algunas horas a través de toda la masa de agua de las cloacas. La materia en suspensión se deposita en forma de barro estabilizado, inofensivo y el líquido decantado puede verterse sin peligro a lagos, mares, corrientes de agua, etc. El barro depositado puede venderse como [[fertilizante]], para su posterior uso agrícola.
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*Nitrógeno amoniacal y nitratos.
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==Fuentes==
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También hay otros parámetros a tener en cuenta como fósforo total, nitritos, sulfuros, sólidos disueltos.
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* ''Tratamiento de aguas residuales.'' Disponible en: [http://www.tierramor.org/Articulos/tratagua.htm Tierramor] Consultado el [[24 de marzo]] del [[2012]].
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* ''El uso de aguas residuales.'' Disponible en: [http://www.who.int/water_sanitation_health/wastewater/es/ Who.int] Consultado el [[23 de marzo]] del 2012.
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== Tratamiento de las aguas residuales ==
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* ''Aguas residuales.'' Disponible en: [http://www.monografias.com/trabajos11/agres/agres.shtml Monografías] Consultado el 23 de marzo del 2012.
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* ''Tratamiento de las aguas residuales.'' Disponible en: [http://html.rincondelvago.com/aguas-residuales_2.html Rincón del vago] Consultado el 23 de marzo del 2012.
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Toda agua servida o residual debe ser tratada, tanto para proteger la salud pública como para preservar el [[medio ambiente]]. Antes de tratar cualquier agua servida se debe conocer su composición. Esto es lo que se llama caracterización del [[agua]]. Permite conocer qué elementos químicos y biológicos están presentes y da la información necesaria para que los ingenieros expertos en tratamiento de aguas puedan diseñar una planta apropiada al agua servida que se está produciendo.
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*''Tratamiento de efluentes.'' Disponible en: [http://www.frbb.utn.edu.ar/carreras/efluentes/tema_9.pdf Edu.ar] Consultado el [[24 de marzo]] del 2012.
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*Folgueras, Maryluz. [[2008]]. ''Microbiología General.'' Conferencia a estudiantes de Tercer Año de Ingeniería Agropecuaria en el Centro Universitario Municipal (CUM), [[Santo Domingo]], [[Villa Clara]], [[Cuba]], 14 p.
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Una Estación depuradora de aguas residuales tiene la función de eliminar toda contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la fauna, de manera que se pueda devolver el agua al medio ambiente en condiciones adecuadas. El proceso, además, debe ser optimizado de manera que la planta no produzca olores ofensivos hacia la comunidad en la cual está inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al menos un 90 % de la materia orgánica y de los microorganismos patógenos presentes en ella.
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[[Category:Medio_Ambiente]][[Category:Contaminación acuática]]
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Como se ve en este gráfico, la etapa primaria elimina el 60 % de los sólidos suspendidos y un 35 % de la DBO. La etapa secundaria, en cambio, elimina el 30 % de los sólidos suspendidos y un 55 % de la DBO.
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== Etapas del tratamiento del agua residual ==
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El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas: pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria. Algunos autores llaman a las etapas preliminar y primaria unidas como etapa primaria.
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=== Etapa preliminar ===
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La etapa preliminar debe cumplir dos funciones:
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#Medir y regular el caudal de [[agua]] que llega a la planta
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#Extraer los sólidos flotantes grandes y la arena (a veces, también la grasa).
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Normalmente las plantas están diseñadas para tratar un volumen de agua constante, por lo que debe adaptarse a que el caudal de las aguas residuales producido por una comunidad no es constante. Hay horas, generalmente durante el día, en las que el volumen de agua producida es mayor, por lo que deben instalarse sistemas de regulación en la entrada de la planta de forma que el caudal que circule por el sistema de tratamiento sea uniforme. Asimismo, en la entrada de la planta es necesario filtrar el agua que llega, separando de ella sólidos y grasas para que el proceso pueda efectuarse normalmente. Los dispositivos encargados de esta función consisten en rejillas, tamices, trituradores (a veces), desgrasadores y desarenadores. En esta etapa también se puede realizar la preaireación, cuyas funciones son:
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*Eliminar los compuestos volátiles presentes en el agua servida, que se caracterizan por ser malolientes.
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*Aumentar el contenido de oxígeno del agua, lo que ayuda a la disminución de la producción de malos olores en las etapas siguientes del proceso de tratamiento.
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=== Etapa primaria ===
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Tiene como objetivo eliminar los sólidos en suspensión por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por coagulantes y floculantes. Así, para completar este proceso se pueden agregar compuestos químicos (sales de hierro, aluminio y polielectrolitos floculantes) con el objeto de precipitar el fósforo, los sólidos en suspensión muy finos o aquellos en estado de coloide.
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Las estructuras encargadas de esta función son los estanques de sedimentación primarios o clarificadores primarios. Habitualmente están diseñados para suprimir aquellas partículas que tienen tasas de sedimentación de 0,3 a 0,7 mm/s. Asimismo, el período de retención es normalmente corto, 1 a 2 h. Con estos parámetros, la profundidad del estanque fluctúa entre 2 a 5 m.
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En esta etapa se elimina por precipitación alrededor del 60 al 70 % de los sólidos en suspensión. En la mayoría de las plantas existen varios sedimentadores primarios y su forma puede ser circular, cuadrada a rectangular.
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=== Etapa secundaria ===
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Tiene como objetivo eliminar la materia orgánica en disolución y en estado coloidal mediante un proceso de oxidación de naturaleza biológica seguido de sedimentación. Este proceso biológico es un proceso natural controlado en el cual participan los microorganismos presentes en el agua residual, y que se desarrollan en un reactor o cuba de aireación, más los que se desarrollan, en menor medida en el decantador secundario. Estos microorganismos, principalmente bacterias, se alimentan de los sólidos en suspensión y estado coloidal produciendo en su degradación anhídrido carbónico y [[agua]], originándose una biomasa bacteriana que precipita en el decantador secundario. Así, el agua queda limpia a cambio de producirse unos fangos para los que hay que buscar un medio de eliminarlos.
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En el decantador secundario, hay un flujo tranquilo de [[agua]], de forma que la biomasa, es decir, los flóculos bacterianos producidos en el reactor, sedimentan. El sedimento que se produce y que, como se dijo, está formado fundamentalmente por bacterias, se denomina fango activo.
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Los microorganismos del reactor aireado pueden estar en suspensión en el [[agua]] (procesos de crecimiento suspendido o fangos activados), adheridos a un medio de suspensión (procesos de crecimiento adherido) o distribuidos en un sistema mixto (procesos de crecimiento mixto).
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Las estructuras usadas para el tratamiento secundario incluyen filtros de arena intermitentes, filtros percoladores, contactores biológicos rotatorios, lechos fluidizados, estanques de fangos activos, lagunas de estabilización u oxidación y sistemas de digestión de fangos.
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=== Etapa terciaria ===
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Tiene como objetivo suprimir algunos contaminantes específicos presentes en el agua residual tales como los fosfatos que provienen del uso de detergentes domésticos e industriales y cuya descarga en cursos de agua favorece la eutrofización, es decir, un desarrollo incontrolado y acelerado de la vegetación acuática que agota el oxígeno, y mata la fauna existente en la zona. No todas las plantas tienen esta etapa ya que dependerá de la composición del agua residual y el destino que se le dará.
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== Principales pasos del tratamiento de aguas residuales ==
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=== Desinfección ===
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Las aguas servidas tratadas normalmente contienen microorganismos patógenos que sobreviven a las etapas anteriores de tratamiento. Las cantidades de microorganismos van de 10 000 a 100 000 coliformes totales y 1000 a 10 000 coliformes fecales por 100 ml de [[agua]], como también se aíslan algunos virus y huevos de parásitos. Por tal razón es necesario proceder a la desinfección del agua. Esta desinfección es especialmente importante si estas aguas van a ser descargadas a aguas de uso recreacional, aguas donde se cultivan mariscos o aguas que pudieran usarse como fuente de agua para consumo humano.
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Los métodos de desinfección de las aguas servidas son principalmente la cloración y la iozonización, pero también se ha usado la bromación y la radiación ultravioleta. El más usado es la cloración por ser barata, fácilmente disponible y muy efectiva. Sin embargo, como el cloro es tóxico para la vida acuática el agua tratada con este elemento debe ser sometida a decloración antes de disponerla a cursos de agua natural.
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Desde el punto de vista de la salud pública se encuentra aceptable un agua servida que contiene menos de 1000 coliformes totales por 100 ml y con una DBO inferior a 50 mg/L. La estructura que se usa para efectuar la cloración es la cámara de contacto. Consiste en una serie de canales interconectados por los cuales fluye el agua servida tratada de manera que ésta esté al menos 20 minutos en contacto con el cloro, tiempo necesario para dar muerte a los microorganismos patógenos.
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=== Tratamiento de los fangos ===
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Los sedimentos que se generan en las etapas primaria y secundaria se denominan fangos. Estos fangos contienen gran cantidad de agua (99 %), microorganismos patógenos y contaminantes orgánicos e inorgánicos. Se han desarrollado varios métodos para el tratamiento de los fangos e incluyen: digestión anaerobia, digestión aerobia, compostaje, acondicionamiento químico y tratamiento físico. El propósito del tratamiento de los fangos es destruir los microbios patógenos y reducir el porcentaje de humedad.
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La digestión anaerobia se realiza en un estanque cerrado llamado digestor y no requiere la presencia de [[oxígeno]] pues se realiza por medio de bacterias que se desarrollan en su ausencia. Para el óptimo crecimiento de estos microorganismos se requiere una temperatura de 35 °C. Las bacterias anaerobias degradan la materia orgánica presente en el agua servida, en una primera fase, a ácido propiónico, ácido acético y otros compuestos intermedios, para posteriormente dar como producto final metano (60-70 %), anhídrido carbónico (30 %) y trazas de amoníaco, nitrógeno, anhídrido sulfuroso e hidrógeno. El metano y el anhídrido carbónico son inodoros; en cambio, el ácido propiónico tiene olor a queso rancio y el ácido acético tiene olor a [[vinagre]].
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La digestión aerobia se realiza en un estanque abierto y requiere la presencia de oxígeno y, por tanto, la inyección de aire u oxígeno. En este caso la digestión de la materia orgánica es efectuada por bacterias aerobias, que realizan su actividad a temperatura ambiente. El producto final de esta digestión es anhídrido carbónico y [[agua]]. No se produce metano. Este proceso bien efectuado no produce olores.
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El compostaje es la mezcla del fango digerido aeróbicamente con madera o llantas trituradas, con el objetivo de disminuir su humedad para posteriormente ser dispuesto en un relleno sanitario.
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El acondicionamiento químico se puede aplicar tanto a los fangos crudos como digeridos e incluye la aplicación de coagulantes tales como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico y los polímeros, los que tienen como función ayudar a la sedimentación de las materias en suspensión y solución en el fango; la elutriación o lavado del fango, la cloración y la aplicación de floculante.
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El tratamiento físico incluye el tratamiento por calor y el congelamiento de los fangos.
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Una vez concluida la etapa de digestión microbiana, ya sea aerobia o anaerobia, los fangos aún contienen mucha agua (alrededor de un 90 %) por lo que se requiere deshidratarlos para su disposición final. Para ello se han diseñado dos métodos principales: secado por aire y secado mecánico.
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=== Deshidratación de los fangos ===
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Se han hecho diversas estructuras para el secado por aire de los fangos. Entre ellas están: lechos de arena, lechos asistidos de arena, lagunas de fangos, lechos adoquinados y eras de secado. Para el secado mecánico existen filtros banda, filtros prensa, filtros de vacío y centrífugas.
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Los fangos deshidratados deben disponerse en una forma ambientalmente segura. Para ello, según el caso, pueden llevarse a rellenos sanitarios, ser depositados en terrenos agrícolas y no agrícolas o incinerados. La aplicación en terrenos agrícolas requiere que el fango no presente sustancias tóxicas para las plantas, animales y seres humanos. Lo habitual es que sí las contengan por lo que lo normal es que sean dispuestos en rellenos sanitarios o incinerados.
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== Tratamiento de aguas residuales por procesos biotecnológicos ==
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El proceso natural de la limpieza del [[agua]] se consigue gracias a una bacteria que se alimenta de los desechos que contienen las aguas servidas. Gracias a esta bacteria aparecen los sistemas de tratamiento de aguas por biodigestión, donde por medio de diversos métodos se pone en contacto esta bacteria con el agua para acelerar el proceso natural. Utilizando una película fija de bacteria en diversas piezas de ingenierías distintas (estudiadas para tener mejor contacto con el agua a la hora de limpiarla) el agua se pone en contacto con la bacteria para provocar una biodigestión mucho más rápida que el proceso natural.
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En presentación de rodillos, empaques, módulos o molinos la película fija tiene el mismo propósito, la diferencia entre las tecnologías radica en la forma en la que se acelera el propio proceso natural y desde luego en el espacio necesario para construir una planta de tratamiento de aguas con estas características.
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En comparación con otras tecnologías y métodos para la limpieza de las aguas residuales, la película fija es sin duda una de las opciones más fuertes gracias a su tamaño, fácil utilización, coste y espacio necesario para su construcción.
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 +
== Bibliografías ==
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 +
*ANPP, Asamblea Nacional del Poder Popular., Ley 81 del Medio ambiente, La Habana, Cuba, Gaceta Oficial de la República de Cuba, 1997.
 +
*NC 27., Vertimiento de aguas residuales a las agua terrestres y al alcantarillado., Especificaciones, 2 ed., 2012.
 +
*RWL Water, Tratamiento anaeróbico de aguas residuales, 2015. Disponible en: https://www.rwlwater.com/digestion-anaerobica?lang=es
 +
 
 +
*Andrade, M.L., P. Marcet., M.L. Reyzábal y M.J. Montero. 2000. Contenido, evolución de nutrientes y productividad en un suelo tratado con lodos residuales urbanos. Edafología 7-3: 21-29.
 +
*Coria, I.D. y Vegas, M., Determinación de la Efectividad de la Remediación de Suelos Accidentalmente Contaminados con Ácido Sulfúrico mediante Métodos Geofísicos, Información Tecnológica: 22(1), 3-8 (2011).
 +
*Espigares García, M. y Pérez López, JA. Aspectos sanitarios del estudio de las aguas. Universidad de Granada. Servicio de Publicaciones. Granada. 1985.
 +
*Metcalf-Eddy: Tratamiento y depuración de aguas residuales. Ed. Labor, S.A. Barcelona. 1977.
 +
*Metcalf y Eddy (2001). “Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización”. Tercera Edición. Tomo 1. ISBN: 13: 9789701010044, Edit. McGraw-Hill Spanish. 1485 pp.
 +
*Rivas Mijares, G.: Tratamiento de aguas residuales. 2ª ed. Ediciones Vega. Caracas. 1978.
 +
*Da Cámara, L., M. Hernández y L. Paz (2014). “Manual de diseño para plantas de tratamiento de aguas residuales alimenticias”. Miniproyecto de Ingeniería Química. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/53385658/manual-de-diseno-para-plantas-de tratamiento-de-aguas.
 +
*NC 27 (2012). “Vertimiento de aguas residuales a las aguas terrestres y alcantarillado- especificaciones”. Norma Cubana obligatoria. 11 pp. Oficina Nacional de Normalización, La Habana. Cuba.
 +
*Romero L. T., Martínez G. Y., Masó M. A. y Vargas M. D. (2016). “Aplicación de microorganismos eficientes en aguas residuales. 1 Microorganismos eficientes en la depuración de las aguas (Parte I). 2- Aplicación de modelos de dispersión de contaminantes (Parte 2)”. Informe Contrato de Prestación de Servicio Científico Técnico. La Habana. 22 pp.
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== Fuentes ==
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*[https://www.iagua.es/blogs/hector-rodriguez-pimentel/aguas-residuales-y-efectos-contaminantes/ iAgua – La web del sector del agua]
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*[http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2223-48612016000200007/ SciELO Cuba]
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*[https://www.who.int/water_sanitation_health/wastewater/es/ Organización Mundial de la Salud]
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*[http://www.trabajadores.cu/20200208/el-mundo-necesita-y-puede-transformar-las-aguas-residuales/ Periódico Trabajadores – Órgano de la Central de Trabajadores de Cuba]
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*[http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1316-33612008000300006/ SciELO Venezuela]
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*[https://www.fundacionaquae.org/eliminar-la-contaminacion-en-aguas-residuales/ Fundación Aquae]
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*[http://mimosa.pntic.mec.es/~vgarci14/aguas_residuales.htm/ Instituto Nacional de Tecnologías Educativas y de Formación del Profesorado – España]
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*[https://es.unesco.org/news/son-aguas-residuales-nuevo-oro-negro/ Sitio oficial de la UNESCO en español]
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*[https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-07642012000100007/ SciELO Chile]
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*[https://water.usgs.gov/gotita/wuww.html/ Servicio Geológico de Estados Unidos]
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[[Category: Geografía]] [[Category: Contaminación acuática]] [[Category: Medio ambiente]]
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[[Categoría:Artículos certificados]]

última versión al 11:08 3 nov 2020

Artículo certificado
 Este artículo ha sido certificado por la MSc. Mayra Arap Fresno, perteneciente a la Universidad Agraria de La Habana (UNAH).


Aguas residuales
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Aguas residuales00.jpg
Concepto:Cualquier tipo de agua cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia antropogénica.

Aguas residuales . Son cualquier tipo de agua cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia antropogénica. Las aguas residuales incluyen las aguas usadas, domésticas, urbanas y los residuos líquidos industriales o mineros eliminados, o las aguas que se mezclaron con las anteriores (aguas pluviales o naturales). Su importancia es tal que requiere sistemas de canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación.

Características

Todas las aguas naturales contienen cantidades variables de otras sustancias en concentraciones que varían de unos pocos mg/litro en el agua de lluvia a cerca de 35 mg/litro en el agua de mar. A esto hay que añadir, en las aguas residuales, las impurezas procedentes del proceso productor de desechos, que son los propiamente llamados vertidos. Las aguas residuales pueden estar contaminadas por desechos urbanos o bien proceder de los variados procesos industriales.

Por su estado físico se puede distinguir:

  • Fracción suspendida.
  • Fracción coloidal.
  • Fracción soluble.

La fracción coloidal y la fracción suspendida se agrupan en el ensayo de sólidos suspendidos totales (SST)

Sustancias químicas (composición)

Las aguas servidas están formadas por un 99 % de agua y un 1 % de sólidos en suspensión y solución. Estos sólidos pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos.

  • Los sólidos inorgánicos están formados principalmente por nitrógeno, fósforo, cloruros, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos y algunas sustancias tóxicas como arsénico, cianuro, cadmio, cromo, cobre, mercurio, plomo y zinc.
  • Los sólidos orgánicos se pueden clasificar en nitrogenados y no nitrogenados. Los nitrogenados, es decir, los que contienen nitrógeno en su molécula, son proteínas, ureas, aminas y aminoácidos. Los no nitrogenados son principalmente celulosa, grasas y jabones.
  • La concentración de materiales orgánicos en el agua se determina a través de la DBO5, la cual mide material orgánico carbonáceo principalmente, mientras que la DBO20 mide material orgánico carbonáceo y nitrogenado DBO2.
  • Aniones y cationes inorgánicos y compuestos orgánicos

Características bacteriológicas

Una de las razones más importantes para tratar las aguas residuales o servidas es la eliminación de todos los agentes patógenos de origen humano presentes en las excretas con el propósito de evitar una contaminación biológica al cortar el ciclo epidemiológico de transmisión. Estos son, entre otros:

  • Coliformes totales
  • Coliformes fecales
  • Salmonella
  • Virus

Materia en suspensión y materia disuelta

A efectos del tratamiento, la gran división es entre materia en suspensión y materia disuelta.

  • La materia en suspensión se separa por tratamientos fisicoquímicos, variantes de la sedimentación y filtración. En el caso de la materia suspendida sólida se trata de separaciones sólido-líquido por gravedad o medios filtrantes y, en el caso de la materia aceitosa, se emplea la separación L-L, habitualmente por flotación.
  • La materia disuelta puede ser orgánica, en cuyo caso el método más extendido es su insolubilización como material celular (y se convierte en un caso de separación S-L) o inorgánica, en cuyo caso se deben emplear caros tratamientos fisicoquímicos como la ósmosis inversa.

Los diferentes métodos de tratamiento atienden al tipo de contaminación: para la materia en suspensión, tanto orgánica como inorgánica, se emplea la sedimentación y la filtración en todas sus variantes. Para la materia disuelta se emplean los tratamientos biológicos (a veces la oxidación química) si es orgánica, o los métodos de membranas, como la ósmosis, si es inorgánica.

Principales parámetros

Los parámetros característicos, mencionados en la Directiva Europea, son:

  • Temperatura.
  • pH.
  • Sólidos en suspensión totales (SST).
  • Materia orgánica valorada como DQO y DBO (a veces TOC).
  • Nitrógeno total Kjeldahl (NTK).
  • Nitrógeno amoniacal y nitratos.

También hay otros parámetros a tener en cuenta como fósforo total, nitritos, sulfuros, sólidos disueltos.

Tratamiento de las aguas residuales

Toda agua servida o residual debe ser tratada, tanto para proteger la salud pública como para preservar el medio ambiente. Antes de tratar cualquier agua servida se debe conocer su composición. Esto es lo que se llama caracterización del agua. Permite conocer qué elementos químicos y biológicos están presentes y da la información necesaria para que los ingenieros expertos en tratamiento de aguas puedan diseñar una planta apropiada al agua servida que se está produciendo.

Una Estación depuradora de aguas residuales tiene la función de eliminar toda contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la fauna, de manera que se pueda devolver el agua al medio ambiente en condiciones adecuadas. El proceso, además, debe ser optimizado de manera que la planta no produzca olores ofensivos hacia la comunidad en la cual está inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al menos un 90 % de la materia orgánica y de los microorganismos patógenos presentes en ella.

Como se ve en este gráfico, la etapa primaria elimina el 60 % de los sólidos suspendidos y un 35 % de la DBO. La etapa secundaria, en cambio, elimina el 30 % de los sólidos suspendidos y un 55 % de la DBO.

Etapas del tratamiento del agua residual

El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas: pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria. Algunos autores llaman a las etapas preliminar y primaria unidas como etapa primaria.

Etapa preliminar

La etapa preliminar debe cumplir dos funciones:

  1. Medir y regular el caudal de agua que llega a la planta
  2. Extraer los sólidos flotantes grandes y la arena (a veces, también la grasa).

Normalmente las plantas están diseñadas para tratar un volumen de agua constante, por lo que debe adaptarse a que el caudal de las aguas residuales producido por una comunidad no es constante. Hay horas, generalmente durante el día, en las que el volumen de agua producida es mayor, por lo que deben instalarse sistemas de regulación en la entrada de la planta de forma que el caudal que circule por el sistema de tratamiento sea uniforme. Asimismo, en la entrada de la planta es necesario filtrar el agua que llega, separando de ella sólidos y grasas para que el proceso pueda efectuarse normalmente. Los dispositivos encargados de esta función consisten en rejillas, tamices, trituradores (a veces), desgrasadores y desarenadores. En esta etapa también se puede realizar la preaireación, cuyas funciones son:

  • Eliminar los compuestos volátiles presentes en el agua servida, que se caracterizan por ser malolientes.
  • Aumentar el contenido de oxígeno del agua, lo que ayuda a la disminución de la producción de malos olores en las etapas siguientes del proceso de tratamiento.

Etapa primaria

Tiene como objetivo eliminar los sólidos en suspensión por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por coagulantes y floculantes. Así, para completar este proceso se pueden agregar compuestos químicos (sales de hierro, aluminio y polielectrolitos floculantes) con el objeto de precipitar el fósforo, los sólidos en suspensión muy finos o aquellos en estado de coloide.

Las estructuras encargadas de esta función son los estanques de sedimentación primarios o clarificadores primarios. Habitualmente están diseñados para suprimir aquellas partículas que tienen tasas de sedimentación de 0,3 a 0,7 mm/s. Asimismo, el período de retención es normalmente corto, 1 a 2 h. Con estos parámetros, la profundidad del estanque fluctúa entre 2 a 5 m.

En esta etapa se elimina por precipitación alrededor del 60 al 70 % de los sólidos en suspensión. En la mayoría de las plantas existen varios sedimentadores primarios y su forma puede ser circular, cuadrada a rectangular.

Etapa secundaria

Tiene como objetivo eliminar la materia orgánica en disolución y en estado coloidal mediante un proceso de oxidación de naturaleza biológica seguido de sedimentación. Este proceso biológico es un proceso natural controlado en el cual participan los microorganismos presentes en el agua residual, y que se desarrollan en un reactor o cuba de aireación, más los que se desarrollan, en menor medida en el decantador secundario. Estos microorganismos, principalmente bacterias, se alimentan de los sólidos en suspensión y estado coloidal produciendo en su degradación anhídrido carbónico y agua, originándose una biomasa bacteriana que precipita en el decantador secundario. Así, el agua queda limpia a cambio de producirse unos fangos para los que hay que buscar un medio de eliminarlos.

En el decantador secundario, hay un flujo tranquilo de agua, de forma que la biomasa, es decir, los flóculos bacterianos producidos en el reactor, sedimentan. El sedimento que se produce y que, como se dijo, está formado fundamentalmente por bacterias, se denomina fango activo.

Los microorganismos del reactor aireado pueden estar en suspensión en el agua (procesos de crecimiento suspendido o fangos activados), adheridos a un medio de suspensión (procesos de crecimiento adherido) o distribuidos en un sistema mixto (procesos de crecimiento mixto).

Las estructuras usadas para el tratamiento secundario incluyen filtros de arena intermitentes, filtros percoladores, contactores biológicos rotatorios, lechos fluidizados, estanques de fangos activos, lagunas de estabilización u oxidación y sistemas de digestión de fangos.

Etapa terciaria

Tiene como objetivo suprimir algunos contaminantes específicos presentes en el agua residual tales como los fosfatos que provienen del uso de detergentes domésticos e industriales y cuya descarga en cursos de agua favorece la eutrofización, es decir, un desarrollo incontrolado y acelerado de la vegetación acuática que agota el oxígeno, y mata la fauna existente en la zona. No todas las plantas tienen esta etapa ya que dependerá de la composición del agua residual y el destino que se le dará.

Principales pasos del tratamiento de aguas residuales

Desinfección

Las aguas servidas tratadas normalmente contienen microorganismos patógenos que sobreviven a las etapas anteriores de tratamiento. Las cantidades de microorganismos van de 10 000 a 100 000 coliformes totales y 1000 a 10 000 coliformes fecales por 100 ml de agua, como también se aíslan algunos virus y huevos de parásitos. Por tal razón es necesario proceder a la desinfección del agua. Esta desinfección es especialmente importante si estas aguas van a ser descargadas a aguas de uso recreacional, aguas donde se cultivan mariscos o aguas que pudieran usarse como fuente de agua para consumo humano.

Los métodos de desinfección de las aguas servidas son principalmente la cloración y la iozonización, pero también se ha usado la bromación y la radiación ultravioleta. El más usado es la cloración por ser barata, fácilmente disponible y muy efectiva. Sin embargo, como el cloro es tóxico para la vida acuática el agua tratada con este elemento debe ser sometida a decloración antes de disponerla a cursos de agua natural.

Desde el punto de vista de la salud pública se encuentra aceptable un agua servida que contiene menos de 1000 coliformes totales por 100 ml y con una DBO inferior a 50 mg/L. La estructura que se usa para efectuar la cloración es la cámara de contacto. Consiste en una serie de canales interconectados por los cuales fluye el agua servida tratada de manera que ésta esté al menos 20 minutos en contacto con el cloro, tiempo necesario para dar muerte a los microorganismos patógenos.

Tratamiento de los fangos

Los sedimentos que se generan en las etapas primaria y secundaria se denominan fangos. Estos fangos contienen gran cantidad de agua (99 %), microorganismos patógenos y contaminantes orgánicos e inorgánicos. Se han desarrollado varios métodos para el tratamiento de los fangos e incluyen: digestión anaerobia, digestión aerobia, compostaje, acondicionamiento químico y tratamiento físico. El propósito del tratamiento de los fangos es destruir los microbios patógenos y reducir el porcentaje de humedad.

La digestión anaerobia se realiza en un estanque cerrado llamado digestor y no requiere la presencia de oxígeno pues se realiza por medio de bacterias que se desarrollan en su ausencia. Para el óptimo crecimiento de estos microorganismos se requiere una temperatura de 35 °C. Las bacterias anaerobias degradan la materia orgánica presente en el agua servida, en una primera fase, a ácido propiónico, ácido acético y otros compuestos intermedios, para posteriormente dar como producto final metano (60-70 %), anhídrido carbónico (30 %) y trazas de amoníaco, nitrógeno, anhídrido sulfuroso e hidrógeno. El metano y el anhídrido carbónico son inodoros; en cambio, el ácido propiónico tiene olor a queso rancio y el ácido acético tiene olor a vinagre.

La digestión aerobia se realiza en un estanque abierto y requiere la presencia de oxígeno y, por tanto, la inyección de aire u oxígeno. En este caso la digestión de la materia orgánica es efectuada por bacterias aerobias, que realizan su actividad a temperatura ambiente. El producto final de esta digestión es anhídrido carbónico y agua. No se produce metano. Este proceso bien efectuado no produce olores.

El compostaje es la mezcla del fango digerido aeróbicamente con madera o llantas trituradas, con el objetivo de disminuir su humedad para posteriormente ser dispuesto en un relleno sanitario.

El acondicionamiento químico se puede aplicar tanto a los fangos crudos como digeridos e incluye la aplicación de coagulantes tales como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico y los polímeros, los que tienen como función ayudar a la sedimentación de las materias en suspensión y solución en el fango; la elutriación o lavado del fango, la cloración y la aplicación de floculante.

El tratamiento físico incluye el tratamiento por calor y el congelamiento de los fangos.

Una vez concluida la etapa de digestión microbiana, ya sea aerobia o anaerobia, los fangos aún contienen mucha agua (alrededor de un 90 %) por lo que se requiere deshidratarlos para su disposición final. Para ello se han diseñado dos métodos principales: secado por aire y secado mecánico.

Deshidratación de los fangos

Se han hecho diversas estructuras para el secado por aire de los fangos. Entre ellas están: lechos de arena, lechos asistidos de arena, lagunas de fangos, lechos adoquinados y eras de secado. Para el secado mecánico existen filtros banda, filtros prensa, filtros de vacío y centrífugas.

Los fangos deshidratados deben disponerse en una forma ambientalmente segura. Para ello, según el caso, pueden llevarse a rellenos sanitarios, ser depositados en terrenos agrícolas y no agrícolas o incinerados. La aplicación en terrenos agrícolas requiere que el fango no presente sustancias tóxicas para las plantas, animales y seres humanos. Lo habitual es que sí las contengan por lo que lo normal es que sean dispuestos en rellenos sanitarios o incinerados.

Tratamiento de aguas residuales por procesos biotecnológicos

El proceso natural de la limpieza del agua se consigue gracias a una bacteria que se alimenta de los desechos que contienen las aguas servidas. Gracias a esta bacteria aparecen los sistemas de tratamiento de aguas por biodigestión, donde por medio de diversos métodos se pone en contacto esta bacteria con el agua para acelerar el proceso natural. Utilizando una película fija de bacteria en diversas piezas de ingenierías distintas (estudiadas para tener mejor contacto con el agua a la hora de limpiarla) el agua se pone en contacto con la bacteria para provocar una biodigestión mucho más rápida que el proceso natural.

En presentación de rodillos, empaques, módulos o molinos la película fija tiene el mismo propósito, la diferencia entre las tecnologías radica en la forma en la que se acelera el propio proceso natural y desde luego en el espacio necesario para construir una planta de tratamiento de aguas con estas características.

En comparación con otras tecnologías y métodos para la limpieza de las aguas residuales, la película fija es sin duda una de las opciones más fuertes gracias a su tamaño, fácil utilización, coste y espacio necesario para su construcción.

Bibliografías

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Fuentes

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