El tratamiento de aguas residuales es un proceso que se utiliza para eliminar los contaminantes de las aguas residuales y convertirlas en un efluente que se puede devolver al ciclo del agua . Una vez devuelto al ciclo del agua, el efluente crea un impacto aceptable en el medio ambiente o se reutiliza para diversos fines (lo que se denomina recuperación de agua ). [1] El proceso de tratamiento se lleva a cabo en una planta de tratamiento de aguas residuales. Hay varios tipos de aguas residuales que se tratan en el tipo apropiado de planta de tratamiento de aguas residuales. Para las aguas residuales domésticas (también llamadas aguas residuales municipales o alcantarillado ), la planta de tratamiento se llama planta de tratamiento de aguas residuales.. Para las aguas residuales industriales, el tratamiento se lleva a cabo en una planta de tratamiento de aguas residuales industriales separada o en una planta de tratamiento de aguas residuales (generalmente después de alguna forma de pretratamiento). Otros tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen plantas de tratamiento de aguas residuales agrícolas y plantas de tratamiento de lixiviados .
Los procesos comúnmente utilizados incluyen la separación de fases (como la sedimentación), los procesos biológicos y químicos (como la oxidación) o el pulido. El principal subproducto de las plantas de tratamiento de aguas residuales es un tipo de lodo que normalmente se trata en la misma u otra planta de tratamiento de aguas residuales. [2] : Capítulo 14 El biogás puede ser otro subproducto si se utilizan procesos de tratamiento anaeróbico.
Algunas aguas residuales pueden tratarse en gran medida y reutilizarse como agua recuperada . El objetivo principal del tratamiento de aguas residuales es que las aguas residuales tratadas puedan eliminarse o reutilizarse de forma segura. Sin embargo, antes de ser tratada, se deben considerar las opciones de eliminación o reutilización para que se utilice el proceso de tratamiento correcto en las aguas residuales.
El término "tratamiento de aguas residuales" se utiliza a menudo en la literatura para referirse a "tratamiento de aguas residuales". [3] Estrictamente hablando, el tratamiento de aguas residuales es más amplio que el tratamiento de aguas residuales.
Tipos de plantas de tratamiento
Las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden distinguirse por el tipo de aguas residuales a tratar. Existen numerosos procesos que se pueden utilizar para tratar las aguas residuales según el tipo y la extensión de la contaminación. Los pasos del tratamiento incluyen procesos de tratamiento físico, químico y biológico.
Los tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen:
- Plantas de tratamiento de aguas residuales
- Plantas de tratamiento de aguas residuales industriales
- Plantas de tratamiento de aguas residuales agrícolas
- Plantas de tratamiento de lixiviados
Plantas de tratamiento de aguas residuales
El tratamiento de aguas residuales (o tratamiento de aguas residuales domésticas, tratamiento de aguas residuales municipales) es un tipo de tratamiento de aguas residuales que tiene como objetivo eliminar los contaminantes de las aguas residuales . Las aguas residuales contienen aguas residuales de hogares y empresas y posiblemente aguas residuales industriales pretratadas . Los procesos físicos, químicos y biológicos se utilizan para eliminar contaminantes y producir aguas residuales tratadas (o efluentes tratados ) que son lo suficientemente seguros para su liberación al medio ambiente. Un subproducto del tratamiento de aguas residuales es un residuo o lodo semisólido, llamado lodo de aguas residuales . El lodo debe someterse a un tratamiento adicional antes de ser apto para su eliminación o aplicación a la tierra. El término "planta de tratamiento de aguas residuales" se usa a menudo indistintamente con el término "planta de tratamiento de aguas residuales". [4]
Para la mayoría de las ciudades, el sistema de alcantarillado también llevará una proporción de efluente industrial a la planta de tratamiento de aguas residuales que generalmente ha recibido un pretratamiento en las fábricas para reducir la carga contaminante. Si el sistema de alcantarillado es un alcantarillado combinado , también llevará la escorrentía urbana (aguas pluviales) a la planta de tratamiento de aguas residuales. Las aguas residuales se conducen en el alcantarillado que comprende los desagües , tuberías y bombas para conducir las aguas residuales a la entrada de la planta de tratamiento. El tratamiento de aguas residuales municipales forma parte del campo del saneamiento . El saneamiento también incluye la gestión de desechos humanos y sólidos , así como la gestión de aguas pluviales (drenaje). [5]
A nivel mundial, se estima que se trata el 52% de las aguas residuales municipales. [6] Sin embargo, las tasas de tratamiento de aguas residuales son muy desiguales para diferentes países del mundo. Por ejemplo, mientras que los países de ingresos altos tratan aproximadamente el 74% de sus aguas residuales municipales, los países en desarrollo tratan un promedio de solo el 4,2%. [6] Las aguas residuales que se vierten sin tratar al medio ambiente pueden causar contaminación del agua . [7]Plantas de tratamiento de aguas residuales industriales
El tratamiento de aguas residuales industriales describe los procesos utilizados para tratar las aguas residuales producidas por las industrias como un subproducto no deseado. Después del tratamiento, las aguas residuales industriales tratadas (o efluentes) pueden reutilizarse o liberarse a un alcantarillado sanitario o al agua superficial en el medio ambiente. La mayoría de los procesos industriales, como refinerías de petróleo , plantas químicas y petroquímicas , tienen instalaciones en el lugar para tratar sus aguas residuales, de modo que las concentraciones de contaminantes en las aguas residuales tratadas cumplan con las regulaciones relativas a la eliminación de aguas residuales en alcantarillas o ríos, lagos u océanos. [8] : 1412 Se requieren plantas de tratamiento de aguas residuales industriales donde las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales no están disponibles, no tienen capacidad suficiente o no pueden tratar adecuadamente aguas residuales industriales específicas.
La mayoría de las industrias producen algunas aguas residuales . Las tendencias recientes han sido minimizar dicha producción o reciclar las aguas residuales tratadas dentro del proceso de producción. Las fuentes de aguas residuales industriales incluyen la fabricación de baterías, plantas de energía eléctrica, industria alimentaria, industria del hierro y el acero, minas y canteras, industria nuclear, extracción de petróleo y gas, fabricación de productos químicos orgánicos, refinación de petróleo y petroquímicos, industria de pulpa y papel, fundiciones, fábricas textiles , contaminación por aceite industrial, tratamiento de aguas, conservación de madera. Los procesos de tratamiento incluyen tratamiento con salmuera, remoción de sólidos (por ejemplo, precipitación química, filtración), remoción de aceites y grasas, remoción de orgánicos biodegradables, remoción de otros orgánicos, remoción de ácidos y álcalis, remoción de materiales tóxicos.Plantas de tratamiento de aguas residuales agrícolas
El tratamiento de aguas residuales agrícolas es una agenda de gestión agrícola para controlar la contaminación de las operaciones de animales confinados y de la escorrentía superficial que puede estar contaminada por productos químicos en fertilizantes , pesticidas , purines de animales , residuos de cultivos o agua de riego . El tratamiento de aguas residuales agrícolas es necesario para operaciones continuas de animales confinados, como la producción de leche y huevos que se puede realizar en plantas que utilizan unidades de tratamiento mecanizadas similares a las que se utilizan para las aguas residuales industriales ; pero donde hay tierra disponible para estanques, las cuencas de sedimentación y las lagunas facultativas pueden tener costos operativos más bajos para las condiciones de uso estacionales de los ciclos de reproducción o cosecha. [9] : 6–8
Muchas granjas generan contaminación de fuentes difusas a partir de la escorrentía superficial que no se controla mediante una planta de tratamiento. Los agricultores pueden instalar controles de erosión e implementar planes de manejo de nutrientes para controlar la contaminación por escorrentía. [10] [11] : págs. 4–95–4–96 La contaminación de fuentes difusas incluye la escorrentía de sedimentos, la escorrentía de nutrientes y pesticidas. La contaminación de fuentes puntuales incluye desechos animales, licor de ensilaje, desechos de salas de ordeño (granjas lecheras), desechos de matanza, agua de lavado de vegetales y agua contra incendios.Plantas de tratamiento de lixiviados
Las plantas de tratamiento de lixiviados se utilizan para tratar los lixiviados de los vertederos . Las opciones de tratamiento incluyen: tratamiento biológico, tratamiento mecánico por ultrafiltración , tratamiento con filtros de carbón activo , tratamiento electroquímico que incluye electrocoagulación mediante diversas tecnologías patentadas y filtración por membrana de ósmosis inversa utilizando tecnología de módulo de tubo de disco. [12]
Procesos
Los procesos involucrados en el tratamiento de aguas residuales incluyen procesos físicos como el asentamiento o flotación y procesos biológicos como lagunas aireadas , lodos activados o biopelículas en filtros percoladores .
Para ser eficaz, las aguas residuales deben transportarse a una planta de tratamiento mediante tuberías e infraestructura adecuadas , y el proceso en sí debe estar sujeto a regulaciones y controles. Algunas aguas residuales requieren métodos de tratamiento especializados. En el nivel más simple, el tratamiento de la mayoría de las aguas residuales se lleva a cabo mediante la separación de sólidos de líquidos , generalmente por sedimentación . Al convertir progresivamente el material disuelto en sólidos, generalmente un flóculo biológico, que luego se sedimenta, se produce una corriente efluente de pureza creciente. [2] [13]
Separación de fases
La separación de fases transfiere las impurezas a una fase no acuosa . La separación de fases puede ocurrir en puntos intermedios en una secuencia de tratamiento para eliminar los sólidos generados durante la oxidación o el pulido. La grasa y el aceite se pueden recuperar para combustible o saponificación . Los sólidos a menudo requieren la deshidratación de lodos en una planta de tratamiento de aguas residuales . Las opciones de eliminación de los sólidos secos varían según el tipo y la concentración de impurezas que se eliminan del agua. [14]
Sedimentación
Los sólidos como piedras , arenilla y arena pueden eliminarse de las aguas residuales por gravedad cuando las diferencias de densidad son suficientes para superar la dispersión por turbulencia . Por lo general, esto se logra utilizando un canal de arena diseñado para producir un caudal óptimo que permite que la arena se asiente y otros sólidos menos densos pasen a la siguiente etapa de tratamiento. La separación por gravedad de sólidos es el tratamiento primario de las aguas residuales , donde el proceso unitario se denomina "tanques de sedimentación primaria" o "tanques de sedimentación primaria". [15] También se utiliza ampliamente para el tratamiento de otros tipos de aguas residuales. Los sólidos que son más densos que el agua se acumularán en el fondo de las cuencas de sedimentación inactiva . Los clarificadores más complejos también tienen skimmers para eliminar simultáneamente la grasa flotante como la espuma de jabón y los sólidos como plumas, astillas de madera o condones . Los contenedores como el separador de agua y aceite API están diseñados específicamente para separar líquidos no polares. [16] : 111-138
Procesos biológicos y químicos
Oxidación
La oxidación reduce la demanda bioquímica de oxígeno de las aguas residuales y puede reducir la toxicidad de algunas impurezas. El tratamiento secundario convierte los compuestos orgánicos en dióxido de carbono , agua y biosólidos a través de reacciones de oxidación y reducción. [17] La oxidación química se utiliza ampliamente para la desinfección.
Oxidación bioquímica (tratamiento secundario)
Oxidación química
Los procesos de oxidación avanzados se utilizan para eliminar algunos contaminantes orgánicos persistentes y concentraciones que quedan después de la oxidación bioquímica. [16] : 363–408 La desinfección por oxidación química mata las bacterias y patógenos microbianos al agregar radicales hidroxilo como ozono , cloro o hipoclorito a las aguas residuales. [2] : 1220 Estos radicales hidroxilo luego descomponen los compuestos complejos en los contaminantes orgánicos en compuestos simples como agua, dióxido de carbono y sales . [18]
Tratamiento anaeróbico
Los procesos anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales ( UASB , EGSB ) también se aplican ampliamente en el tratamiento de aguas residuales industriales y lodos biológicos.
Pulido
El pulido se refiere a los tratamientos realizados siguiendo los métodos anteriores. Estos tratamientos también pueden usarse de forma independiente para algunas aguas residuales industriales. La reducción química o el ajuste del pH minimizan la reactividad química de las aguas residuales tras la oxidación química. [16] : 439 El filtrado de carbón elimina los contaminantes e impurezas restantes mediante la absorción química en el carbón activado. [2] : 1138 La filtración a través de arena (carbonato de calcio) o filtros de tela es el método más común utilizado en el tratamiento de aguas residuales municipales.
Otro
Algunas instalaciones, como los pozos de petróleo y gas, pueden bombear sus aguas residuales bajo tierra a través de pozos de inyección . La inyección de aguas residuales se ha relacionado con la sismicidad inducida . [19]
Ver también
- Tratamiento de aguas
Referencias
- ^ "tratamiento de aguas residuales | proceso, historia, importancia, sistemas y tecnologías" . Enciclopedia Británica . 29 de octubre de 2020 . Consultado el 4 de noviembre de 2020 .
- ^ a b c d Metcalf y Eddy, Inc. (2003). Ingeniería de aguas residuales: tratamiento y reutilización (4ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-112250-8.
- ^ Tchobanoglous, George; Burton, Franklin L .; Stensel, H. David; Metcalf y Eddy, Inc. (2003). Ingeniería de aguas residuales: tratamiento y reutilización (4ª ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-112250-4.
- ^ Ingeniería de Aguas Residuales: Tratamiento y Recuperación de Recursos . Tchobanoglous, George; Stensel, H. David; Tsuchihashi, Ryujiro; Burton, Franklin L .; Abu-Orf, Mohammad; Bowden, Gregory (Quinta ed.). Nueva York: McGraw-Hill. 2014. ISBN 978-0073401188. OCLC 858915999 .CS1 maint: otros ( enlace )
- ^ "Saneamiento" . Temas de salud . Organización Mundial de la Salud . Consultado el 23 de febrero de 2020 .
- ^ a b Jones, Edward R .; van Vliet, Michelle TH; Qadir, Manzoor; Bierkens, Marc FP (2021). "Estimaciones cuadriculadas y a nivel de país de producción, recolección, tratamiento y reutilización de aguas residuales" . Datos científicos del sistema terrestre . 13 (2): 237-254. doi : 10.5194 / essd-13-237-2021 . ISSN 1866-3508 .
- ^ WWAP (Programa Mundial de Evaluación de los Recursos Hídricos de las Naciones Unidas) (2017). Informe de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos en el mundo 2017. Aguas residuales: el recurso sin explotar . París. ISBN 978-92-3-100201-4. Archivado desde el original el 8 de abril de 2017.
- ^ Tchobanoglous, G., Burton, FL y Stensel, HD (2003). Ingeniería de aguas residuales (tratamiento, eliminación, reutilización) / Metcalf & Eddy, Inc (4ª ed.). Compañía de libros McGraw-Hill. ISBN 0-07-041878-0.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Reed, Sherwood C. (1988). Sistemas naturales de gestión y tratamiento de residuos . E. Joe Middlebrooks, Ronald W. Crites. Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-051521-2. OCLC 16087827 .
- ^ "Erosión" . Washington, DC: Servicio de Conservación de Recursos Naturales de EE. UU . Consultado el 19 de noviembre de 2020 .
- ^ Medidas de gestión nacional para controlar la contaminación procedente de fuentes difusas de la agricultura (Informe). EPA. Julio de 2003. EPA 841-B-03-004.
- ^ "Directrices sobre efluentes de rellenos sanitarios" . EPA. 2018-03-16.
- ^ Cartilla para sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales (Informe). Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). 2004. EPA 832-R-04-001..
- ^ Ajay Kumar Mishra Smart Materials para aplicaciones de aguas residuales , Wiley-Scrivener 2016 ISBN 111904118X https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119041214
- ^ Gupta, Ashok; Yan, Denis, eds. (2016-01-01), "Capítulo 16 - Separación por gravedad" , Diseño y operaciones de procesamiento de minerales (segunda edición) , Amsterdam: Elsevier, págs. 563–628, ISBN 978-0-444-63589-1, consultado el 30-11-2020
- ^ a b c Weber, Walter J. (1972). Procesos fisicoquímicos para el control de la calidad del agua . Nueva York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-92435-0. OCLC 389818 .
- ^ BERGENDAHL, JUAN. "Aplicaciones de oxidación avanzada para el tratamiento de aguas residuales" (PDF) . Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, WPI .
- ^ Deng, Yang; Zhao, Renzun (1 de septiembre de 2015). "Procesos avanzados de oxidación (AOP) en el tratamiento de aguas residuales" . Informes actuales de contaminación . 1 (3): 167-176. doi : 10.1007 / s40726-015-0015-z . ISSN 2198-6592 .
- ^ van der Baan, Mirko; Calixto, Frank J. (1 de julio de 2017). "Sismicidad inducida por humanos y producción de hidrocarburos a gran escala en Estados Unidos y Canadá" . Geoquímica, Geofísica, Geosistemas . 18 (7): 2467–2485. Código Bib : 2017GGG .... 18.2467V . doi : 10.1002 / 2017gc006915 . ISSN 1525-2027 .