18:24 Las aguas residuales sin tratar pueden contener sólidos, contaminación orgánica, nutrientes y agentes patógenos. Si estos contaminantes llegan a los ríos o a las aguas subterráneas, pueden dañar los ecosistemas y suponer un riesgo para la salud. Un sistema correctamente diseñado tratamiento de aguas residuales El proceso las elimina paso a paso antes de su vertido o reutilización.
Las tres etapas del tratamiento de aguas residuales son el tratamiento primario, el secundario y el terciario. El tratamiento primario elimina físicamente los sólidos de gran tamaño y sedimentables. El tratamiento secundario utiliza microorganismos para descomponer la materia orgánica biodegradable. El tratamiento terciario proporciona un refinamiento avanzado mediante filtración, eliminación de nutrientes, tratamiento por membranas y desinfección, de modo que el efluente final pueda cumplir requisitos más estrictos de vertido o de reutilización del agua.
¿Cuáles son las tres fases del tratamiento de aguas residuales? ¿Cómo se procesan las aguas residuales a lo largo del tratamiento primario, secundario y terciario?
Las tres fases del tratamiento de aguas residuales suelen describirse como:
Cada etapa del tratamiento de aguas residuales prepara el agua para la siguiente.
La primera etapa elimina los materiales que pueden separarse físicamente. La segunda se basa en gran medida en una población de microorganismos que consumen los contaminantes biodegradables. La tercera mejora el efluente final cuando se requiere una calidad del agua más estricta.
Un flujo sencillo tiene este aspecto:
Aguas residuales sin tratar
↓
Cribado y eliminación de arenas
↓
Tratamiento primario
↓
Tratamiento biológico secundario
↓
Tratamiento terciario / avanzado
↓
Desinfección
↓
Vertido o reutilizaciónEl Servicio Geológico de los Estados Unidos describe el tratamiento primario como la eliminación de aproximadamente 60% de sólidos en suspensión, mientras que el tratamiento secundario puede eliminar más de 90% de sólidos en suspensión en condiciones normales.
No obstante, estos porcentajes deben considerarse una orientación general y no un rendimiento garantizado para todas las plantas de tratamiento.
El rendimiento real depende de la composición de las aguas residuales, la carga hidráulica, la temperatura, el diseño del proceso, el estado de los equipos y el control operativo.
Antes de que comiencen las tres fases oficiales del tratamiento, la mayoría de planta de tratamiento de aguas residuales Los diseños incluyen un tratamiento preliminar.
Esta sección protege las bombas, los depósitos, las membranas y los equipos biológicos situados aguas abajo.
Las aguas residuales sin tratar que llegan a través de una red de alcantarillado pueden contener:
Las rejillas retienen primero los objetos más grandes.
A continuación, las aguas residuales pueden pasar a una cámara de arena, donde los materiales inorgánicos pesados, como la arena y los gránulos, se sedimentan, mientras que los materiales orgánicos más ligeros continúan su recorrido.
La EPA describe el cribado, la clarificación primaria, el tratamiento biológico secundario y la desinfección como procesos unitarios habituales en las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales.
Normalmente, no.
En el modelo de tratamiento de aguas residuales de tres etapas, que es el más habitual, el cribado y la eliminación de arena se denominan «tratamiento preliminar».
Se producen antes del tratamiento primario.
Esta distinción es importante para los contratistas de EPC y los propietarios de las plantas, ya que los equipos preliminares tienen un gran impacto en la fiabilidad de las fases posteriores del proceso. Una selección inadecuada puede provocar:
Un buen tratamiento comienza antes de que se inicie el tratamiento biológico.
El tratamiento primario se basa principalmente en la separación física.
Tras un filtrado preliminar, las aguas residuales suelen entrar en un clarificador primario o depósito de sedimentación. El caudal se ralentiza, de modo que los sólidos más pesados se depositan en el fondo, mientras que la grasa y la materia flotante suben a la superficie.
El material sedimentado forma el lodo primario.
Unos rascadores mecánicos recogen este material sólido para su posterior tratamiento.
Los residuos flotantes se pueden retirar de la superficie.
El agua que sale de la clarificación primaria se denomina efluente primario.
Sigue conteniendo:
Por lo tanto, el tratamiento primario por sí solo rara vez es suficiente para cumplir con los requisitos actuales en materia de vertidos municipales.
El objetivo es reducir la carga antes del tratamiento biológico.
Los lodos primarios pueden ser:
Durante la digestión anaeróbica, los microorganismos descomponen la materia orgánica sin oxígeno y pueden producir biogás.
Se trata de una parte importante de muchas plantas de tratamiento, pero forma parte de la línea de tratamiento de lodos, no de las tres etapas principales de tratamiento de líquidos.
¿Cuáles son las tres fases del tratamiento de aguas residuales? ¿Cómo se procesan las aguas residuales a lo largo del tratamiento primario, secundario y terciario?
El tratamiento secundario se centra principalmente en la contaminación orgánica biodegradable que queda tras la clarificación primaria.
En esta etapa se utiliza un tratamiento biológico.
Los microorganismos consumen la materia orgánica presente en las aguas residuales y convierten parte de ella en:
Uno de los procesos más utilizados es el de lodos activados.
Otras tecnologías biológicas son, entre otras:
Los requisitos de tratamiento secundario de la EPA para las plantas depuradoras de titularidad pública se expresan en términos de parámetros como la demanda bioquímica de oxígeno en cinco días, los sólidos en suspensión y el pH.
En un proceso de tratamiento aeróbico, los microorganismos necesitan oxígeno para descomponer los residuos orgánicos.
El aire se introduce a través de difusores o de equipos de aireación mecánica.
Por lo tanto, el reactor biológico debe equilibrar:
Un control deficiente puede reducir la eficacia del tratamiento.
Por ejemplo, un nivel insuficiente de oxígeno puede aumentar la demanda biológica de oxígeno en el agua de salida o provocar un rendimiento biológico inestable.
El proceso de lodos activados es una de las tecnologías de tratamiento secundario más conocidas.
Las aguas residuales entran en un tanque de aireación y se mezclan con una población concentrada de microorganismos denominada «lodos activados».
El aire aporta oxígeno, mientras que la agitación mantiene la biomasa en contacto con los contaminantes.
La EPA describe el lodo activado como un proceso en el que las aguas residuales y los flóculos biológicos se mezclan y se airean para que la materia disuelta y coloidal pueda transformarse en una forma que permita su posterior separación.
Tras la aireación, el lodo mezclado suele pasar a los clarificadores secundarios.
La biomasa se asienta.
Parte del lodo se devuelve al tanque de aireación para mantener una población saludable de microorganismos.
Los lodos en exceso se retiran para su tratamiento.
El ciclo básico es el siguiente:
Efluente primario
↓
Reactor de aireación
↓
Clarificador secundario
↓
Efluente tratado
↑
Retorno de lodos activadosUn sistema de lodos activados bien gestionado puede reducir:
Los sistemas biológicos modificados también pueden actuar sobre:
Por eso, el diseño de un reactor secundario depende en gran medida de la norma de vertido exigida.
El tratamiento terciario es la etapa avanzada de tratamiento o de pulido que tiene lugar tras el tratamiento primario y secundario.
Su objetivo es eliminar los contaminantes que quedan tras el tratamiento biológico convencional.
En función del proyecto, los procesos terciarios pueden incluir:
El USGS define el tratamiento terciario de aguas residuales como un proceso adicional de separación biológica, física o química, más allá de los procesos primario y secundario, destinado a obtener un efluente de mayor calidad.
No todas las plantas de tratamiento de aguas residuales utilizan exactamente el mismo proceso terciario.
El equipo necesario depende de:
No.
Algunas instalaciones solo tienen que cumplir las normas de vertido del tratamiento secundario.
Otros requieren un tratamiento avanzado y prolongado.
Si el agua resultante se va a utilizar como agua reciclada, puede que sea necesario un sistema de depuración final y desinfección mucho más potente.
Por eso, el término “tratamiento terciario” se refiere a un nivel de tratamiento y no a una máquina concreta.
La filtración elimina las partículas finas que quedan tras el tratamiento biológico y la clarificación.
Entre las opciones más habituales se encuentran:
Una mejor eliminación de los sólidos en suspensión también mejora la desinfección posterior, ya que las partículas pueden, en ocasiones, proteger a los microorganismos de los desinfectantes o de la exposición a los rayos UV.
La desinfección se centra, por tanto, en reducir el riesgo de presencia de agentes patógenos antes de que el agua tratada se vierta o se reutilice.
Entre los métodos más habituales se encuentran:
La EPA señala que la filtración, junto con una desinfección adecuada, constituye una parte importante del tratamiento terciario del agua reciclada para aquellas aplicaciones que requieren un mayor control microbiano.
No por sí solo.
La desinfección es solo una de las medidas de protección.
La producción de agua potable o de agua reciclada de muy alta calidad puede requerir un tratamiento mucho más avanzado, como por ejemplo:
UF → RO → UV / Oxidación avanzada → Pulido final
El diseño definitivo depende de la normativa aplicable y del uso al que se destine.
¿Cuáles son las tres fases del tratamiento de aguas residuales? ¿Cómo se procesan las aguas residuales a lo largo del tratamiento primario, secundario y terciario?
Un biorreactor de membrana, o MBR, combina el tratamiento biológico de las aguas residuales con la separación por membrana.
En un sistema tradicional de lodos activados, un clarificador secundario separa la biomasa del agua tratada.
Un sistema MBR sustituye o reduce considerablemente la dependencia de esa etapa de sedimentación por gravedad mediante el uso de la filtración por membrana.
Una comparación simplificada quedaría así:
| Lodos activados convencionales | MBR |
|---|---|
| Reactor biológico | Reactor biológico |
| Clarificador secundario | Módulo de membrana |
| Separación de sólidos por gravedad | Separación física por membrana |
| Puede que sea necesaria una filtración terciaria | Produce directamente un efluente con bajo contenido en sólidos en suspensión |
Por lo tanto, el MBR puede difuminar la línea tradicional que separa el tratamiento secundario del terciario.
La degradación biológica tiene lugar en el reactor, mientras que la membrana actúa como una sólida barrera contra los sólidos.
Para proyectos con espacio limitado, requisitos estrictos de tratamiento de efluentes u objetivos de reutilización del agua, la tecnología MBR puede resultar una opción atractiva.
Como fabricante de membranas MBR de fibra hueca y de lámina plana Membranas MBR, e integrado sistemas de tratamiento de aguas residuales, solemos evaluar:
La membrana por sí sola no puede sustituir a una ingeniería biológica adecuada.
Un sistema MBR eficaz sigue dependiendo de que las condiciones del reactor sean estables.
Las aguas residuales municipales proceden principalmente de los hogares, los edificios comerciales y las redes públicas de alcantarillado.
Contiene una combinación relativamente conocida de:
Una planta municipal de tratamiento de aguas residuales suele poder recurrir a configuraciones de procesos biológicos de eficacia probada.
Las aguas residuales industriales pueden presentar una mayor variabilidad.
Una fábrica textil puede contener tintes y productos químicos.
Una fábrica de productos alimenticios puede presentar una elevada carga orgánica.
Una planta química puede contener compuestos que inhiban el tratamiento biológico.
Una planta farmacéutica puede necesitar un pulido especializado.
Esto significa que el tratamiento de las aguas residuales industriales debe basarse en un análisis real de dichas aguas.
Entre los parámetros importantes pueden figurar:
Una línea de tratamiento industrial puede incluir:
Equilibrado
↓
Ajuste del pH
↓
Coagulación/floculación
↓
Separación primaria
↓
Reactor anaeróbico o aeróbico
↓
MBR
↓
UF/RO
↓
ReutilizaciónEs posible que otra fábrica necesite un diseño muy diferente.
Por eso consideramos la ingeniería de aguas residuales como una tarea de integración de procesos, en lugar de limitarnos a elegir equipos de un catálogo.
Si el objetivo es únicamente un vertido conforme a la normativa, puede bastar con un tratamiento secundario o terciario.
Si el objetivo es la reutilización del agua, el proceso necesario puede resultar más complejo.
La EPA define la reutilización del agua como el tratamiento de las aguas residuales y su uso posterior con fines beneficiosos. El agua reciclada puede reducir la demanda de las fuentes convencionales de agua dulce y proporcionar un suministro adicional a las comunidades y las industrias.
Entre sus posibles usos se incluyen:
Cuanto más delicada es la aplicación, más estrictas suelen ser las medidas de seguridad.
Efluente secundario
↓
MBR o UF
↓
Ósmosis inversa
↓
Desinfección
↓
Depósito de agua recicladaPara una reutilización de menor riesgo, puede que no sea necesario recurrir a la ósmosis inversa.
En los procesos exigentes de reutilización de agua industrial, el tratamiento de refinado con membranas puede ayudar a controlar los contaminantes disueltos.
Es aquí donde las tecnologías de membrana integradas aportan flexibilidad.
El MBR puede eliminar los sólidos en suspensión.
La UF puede proporcionar una filtración por membrana adicional.
La ósmosis inversa permite eliminar las sales disueltas.
La secuencia correcta depende del objetivo final de calidad del agua.
Un sistema eficaz de tratamiento de aguas residuales comienza con los datos sobre el caudal de entrada y los objetivos finales del tratamiento.
No empieces por elegir un reactor o una membrana.
Empieza con preguntas.
Determina:
¿A qué fin se destina el agua tratada?:
El nivel de tratamiento necesario varía considerablemente.
Piensa en lo siguiente:
Las instalaciones de tratamiento modernas pueden utilizar controles PLC y SCADA para supervisar:
En el caso de los proyectos EPC internacionales, los sistemas prefabricados en fábrica, montados sobre patines o en contenedores, pueden simplificar la instalación y la puesta en marcha.
Como proveedor especializado en ingeniería, podemos integrar reactores biológicos, membranas MBR, UF, RO, sistemas de dosificación, bombas, depósitos, controles eléctricos y documentación técnica en un único sistema de tratamiento coordinado.
Esto es importante porque una planta que funciona bien no es simplemente un conjunto de máquinas.
Es un proceso.
El objetivo de un tratamiento eficaz de las aguas residuales no es únicamente superar una prueba de vertido.
Las aguas residuales mal tratadas pueden reducir el oxígeno en las aguas receptoras, transportar agentes patógenos, aportar nutrientes e introducir contaminantes tóxicos.
El USGS señala que los sólidos en descomposición consumen el oxígeno que necesitan las plantas y los animales acuáticos, mientras que las aguas residuales también pueden introducir agentes patógenos y metales en el medio ambiente.
El tratamiento ayuda a proteger:
Además, puede convertir el agua residual en un recurso.
Cuando las aguas residuales se tratan adecuadamente, las industrias y las comunidades pueden utilizar agua reciclada en lugar de depender exclusivamente del suministro de agua dulce.
Esto convierte las aguas residuales de un problema de eliminación en un recurso potencial.
Las tres etapas principales son el tratamiento primario, el tratamiento secundario y el tratamiento terciario. El tratamiento primario elimina los sólidos sedimentables; el tratamiento secundario utiliza procesos biológicos para eliminar la contaminación biodegradable; y el tratamiento terciario proporciona un pulido avanzado, como la filtración, la eliminación de nutrientes y la desinfección.
El cribado suele clasificarse como tratamiento preliminar, más que como tratamiento primario.
Elimina los objetos de gran tamaño antes de que las aguas residuales entren en la clarificación primaria.
No hay una etapa que sea la más importante de todas.
Cada etapa protege o prepara la siguiente. La separación primaria reduce la carga de sólidos, el tratamiento biológico secundario elimina la contaminación orgánica y el tratamiento terciario cumple con requisitos más estrictos en materia de efluentes o reutilización.
El tratamiento secundario es, principalmente, un proceso biológico.
Los microorganismos consumen los contaminantes biodegradables presentes en las aguas residuales. Entre las tecnologías más habituales se encuentran los lodos activados, los reactores de biopelícula, los reactores secuenciales por lotes y los sistemas MBR.
El MBR combina funciones de ambas áreas.
Su reactor biológico lleva a cabo un tratamiento biológico secundario, mientras que su membrana proporciona una separación avanzada entre sólidos y líquidos que permite obtener un efluente mucho más limpio que el que se consigue con la clarificación secundaria convencional.
La clasificación reglamentaria definitiva depende del objetivo del tratamiento y de la normativa aplicable.
Sí.
Las aguas residuales que hayan sido tratadas adecuadamente y cumplan con los estándares exigidos pueden reutilizarse para aplicaciones como el riego, los procesos industriales, la refrigeración, el lavado y otros fines autorizados.
El grado de tratamiento avanzado necesario depende del uso final y de la normativa local.
La respuesta a la pregunta “¿Cuáles son los tres tipos de tratamiento de aguas residuales?” es sencilla:
Primaria → Secundaria → Terciaria
Sin embargo, diseñar una planta fiable es más complejo.
El tratamiento primario elimina los sólidos en suspensión.
El tratamiento secundario utiliza procesos biológicos para reducir la contaminación orgánica.
El tratamiento terciario mejora la calidad del agua final mediante procesos avanzados de eliminación de contaminantes, filtración por membranas, control de nutrientes y desinfección.
Cada etapa sirve de base para la siguiente.
Las plantas modernas también pueden combinar tecnologías de formas novedosas. El sistema MBR, por ejemplo, integra el tratamiento biológico y la separación por membranas. Posteriormente, se pueden añadir los procesos de ultrafiltración (UF) y ósmosis inversa (RO) cuando se requiera agua recuperada o una reutilización de mayor calidad.
Por lo tanto, para los contratistas de EPC, los proyectos municipales, las plantas industriales, las empresas de ingeniería medioambiental y los integradores de sistemas, el mejor proceso depende de las características de las aguas residuales, los límites de vertido, los objetivos de reutilización, la huella ambiental, la automatización y los costes de explotación.
Como fabricante y proveedor especializado en ingeniería de membranas MBR, membranas de ultrafiltración (UF), membranas de ósmosis inversa (RO), módulos EDI, plantas de tratamiento de aguas residuales y sistemas integrados de membranas, abordamos cada proyecto desde la perspectiva del proceso en su conjunto, y no desde el punto de vista de un producto aislado.
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