Aguas Residuales: Definición y Tratamiento
Definición
Las aguas residuales son el conjunto de líquidos resultantes de actividades fisiológicas, domésticas e industriales. Se clasifican en cuatro tipos:
- Aguas domésticas, caseras o “negras”: Incluyen excretas humanas, aguas de aseo personal, cocina y limpieza.
- Aguas industriales: Provienen de establecimientos industriales y fábricas. Las más peligrosas son las de industrias nucleares, de metales pesados, plaguicidas, aceites y grasas.
- Aguas de origen agropecuario: Se pueden considerar como un subtipo de aguas residuales industriales, con características particulares como alta carga de materia orgánica, microorganismos, presencia de plaguicidas y, ocasionalmente, antibióticos, conservantes y productos fitosanitarios.
- Aguas atmosféricas o “blancas”: Proceden de la atmósfera, el riego de calles y otros lugares.
Tratamiento
I. Autodepuración (Tratamiento Natural)
Su objetivo es descomponer la materia orgánica en sales minerales. Se emplean mecanismos físicos (sedimentación) o biológicos (aerobios o anaerobios). Depende del tiempo, la temperatura y la concentración de oxígeno.
II. Tratamiento en Zonas sin Alcantarillado
Las aguas “blancas” se eliminan a cielo abierto. Para las “negras”, existen dos tipos de sistemas:
- Sin arrastre de agua: Letrina-pozo negro, retrete químico (aviones y trenes).
- Con arrastre de agua:
- Pozo absorbente: Pozo excavado lleno de fragmentos de ladrillo donde se vierten las aguas.
- Fosa séptica: Depósito de sedimentación cubierto para aguas negras. Se produce un tratamiento primario (sedimentación y flotación) y secundario (fermentación anaerobia). Requiere mantenimiento y limpieza (cada 1-4 años) con extracción de cieno. El agua tratada aún tiene una alta DBO (Demanda Biológica de Oxígeno), por lo que necesita tratamiento adicional (por ejemplo, cloración).
- Tanque Imhoff: Para pequeñas comunidades (50-300 personas). Compuesto por dos cámaras superpuestas: arriba se produce la sedimentación y abajo la digestión del cieno. Ofrece una mejor depuración que la fosa séptica.
III. Tratamiento en Zonas con Alcantarillado
En el medio urbano, el alcantarillado es el mejor sistema. Consta de tres partes:
- Recogida: Dos sistemas: separativo (aguas blancas y negras separadas) y unitario o combinado.
- Evacuación – Conducciones: Un solo ramal por calle y una acometida por casa. La profundidad debe estar por debajo de la conducción de agua potable: 1.5-2 m en calles estrechas sin sótanos, y 4 m en calles anchas con sótanos. Se necesitan registros para mantenimiento y limpieza, cámaras de limpieza en las cabeceras de los ramales principales y sumideros para aguas atmosféricas y de limpieza de calles.
- Tratamiento: Dos tipos:
- Vertido (depuración natural): Eliminación de aguas residuales sin tratar en aguas superficiales (ríos), mar o terrenos.
- Tratamiento o depuración artificial:
- Primario: Incluye desbaste y tamización (con rejillas), desarenado (separación de arena, grava, vidrio, etc., que pueden dañar instalaciones), sedimentación (en tanques se reducen los sólidos en suspensión, pero la DBO sigue alta) y coagulación y floculación (reducción de coloides con químicos que favorecen la sedimentación).
- Secundario: Destrucción de compuestos orgánicos por bacterias y hongos que los usan como alimento, reduciendo la DBO (90%). Fases:
- Degradación biológica en filtros percoladores (tanque con material de desecho y huecos para el líquido, donde se pulveriza el agua residual formando una película de materia orgánica rica en bacterias; el agua se depura al pasar, con un conducto para aire y evitar putrefacción) o en lodos activados (similar al anterior, mezcla el agua del tanque de sedimentación primario con sedimentos del tanque de sedimentación secundario, ricos en bacterias).
- Sedimentación secundaria: Precipitación de sustancias oxidadas.
- Cloración para mayor seguridad.
Tratamiento de las Aguas: Potabilización
El tratamiento potabilizador tiene una doble finalidad:
- Corrección de caracteres físico-químicos.
- Corrección de caracteres microbiológicos.
El objetivo es cumplir con las normas de calidad y evitar riesgos sanitarios. Los tratamientos se realizan en estaciones depuradoras. Tipos de tratamiento (no todos son necesarios):
Tratamientos Mecánicos
- Tamización: Precede al tratamiento. Elimina materiales grandes (hojas, hierbas) mediante una malla o tamiz.
- Desbaste: Barras más gruesas que en la tamización.
Procedimientos Físicos
- Sedimentación: Separación de partículas densas en decantadores. La baja velocidad del agua las hace precipitar.
- Flotación: Separación de partículas menos densas. Se puede favorecer con inyección de aire comprimido que crea burbujas, arrastrando las partículas (espuma).
Ambos procesos pueden realizarse simultáneamente.
Procedimientos Químicos
- Coagulación-Floculación: Se realizan juntos y se potencian. Es importante la homogeneidad de los reactivos. El objetivo es separar el agua de las sustancias coloidales. La coagulación desestabiliza el coloide y la floculación agrega las partículas al coloide, haciéndolo sedimentable. El pH debe ser estable.
- Ablandamiento: Reduce la dureza del agua (Ca y Mg) con sosa y cal, que forman carbonatos que precipitan, o con resinas que retienen iones.
- Desinfección: Destrucción de gérmenes patógenos, huevos de parásitos y virus. El desinfectante ideal debe ser capaz de destruir patógenos rápidamente, no ser nocivo, no dejar olor, color ni sabor, ser de fácil manipulación y tratamiento, tener detección sencilla en agua, poseer acción residual y ser económico.
Procedimientos de Desinfección
a) Mecánicos
Filtración: Eliminación de bacterias si el tamaño del poro es menor a 1 micra. Menor flujo y más presión. Uso en envasado de aguas mineromedicinales, ámbito familiar, etc.
b) Físicos
- Calor: Uso a escala doméstica o individual.
- Radiaciones ultravioleta: La más agresiva y germicida. Necesita mucha energía. Uso para agua de calidad, industrias alimenticias.
- Radiaciones ionizantes, ultrasonidos: Caros y complicados, no se utilizan.
c) Químicos
Los más empleados, se aproximan a las características del desinfectante ideal. A mayor tiempo, más eficacia. La temperatura debe ser óptima. Influyen el número y tipo de microorganismos, la cantidad de materia orgánica y el pH.
- Iones metálicos: Compuestos de plata, inocuos. Caros y de acción prolongada.
- Agentes oxidantes: Bromo (aspecto no deseable), yodo (deja color e irrita mucosas) y ozono (O3, buen desinfectante, pero costoso). Se han sustituido por el cloro.
- Permanganato potásico: Poco utilizado en aguas de consumo por teñir el agua.
Cloración: El poder desinfectante del cloro es igual a su potencial redox. Oxida rápidamente sustancias inorgánicas y más lentamente la materia orgánica, pero es muy eficaz.
- Demanda de cloro: Cantidad de cloro consumida en la oxidación de todos los compuestos.
- Cloro residual: Puede ser libre (ión hipoclorito o ácido hipocloroso) o combinado (cloraminas).
- Factores que influyen: pH entre 6-7.5; a mayor temperatura, mayor acción desinfectante y mayor evaporación de cloro (buscar equilibrio). Tiempo mínimo de contacto: 10-15 minutos.
- Clorimetría: Determinación de cloro en agua.
- Compuestos de cloro utilizados: Cl2 (gas), dióxido de cloro, hipoclorito sódico, cálcico o magnésico, y lejías con determinada concentración de cloro.