Procesos de Depuración de Aguas Residuales: Pretratamiento, Primario y Biológico

Pretratamiento

Objetivo: Eliminar sólidos gruesos y regular el caudal.

• Bombeo de Cabecera: Utiliza equipos como el tamiz rotativo para la primera fase de filtrado.
• Desbaste: Eliminación de sólidos de gran tamaño (trapos, plásticos, piedras, etc.) para proteger equipos y evitar obstrucciones.
  • Rejas: Barras metálicas paralelas, transversales al caudal, inclinadas y con separación uniforme (rejas de gruesos o de finos, con diferente grado de separación).
  • Tamices: Mallas con una inclinación específica para la separación de partículas.
• Desarenado: Separar por gravedad los sólidos gruesos (arenas, gravas).
• Homogeneización: Mantener el caudal y/o la concentración constante para evitar contaminación por vertidos puntuales, optimizar la dosificación de productos y controlar el pH.

Tratamiento Primario

Objetivo: Eliminar sólidos en suspensión no eliminados en el pretratamiento. La velocidad de sedimentación de la partícula y el tratamiento a aplicar dependen de su tamaño.

Variables del Proceso de Decantación Primaria

• Tiempo de retención hidráulico (TRH) = V. tanque / Q (oscila entre 1,5 y 2,5 horas, con un valor típico de 2 horas).
• Carga hidráulica superficial (CHS) = Q (m³/d) / A (oscila entre 30-50 m³/m²·d).

Cálculo de Fangos Generados: Q (m³/día) x SS (sólidos en suspensión) x E (rendimiento de eliminación).

Tratamientos Químicos en el Tratamiento Primario (Opcional)

• Coagulación-Floculación: Para sedimentar coloides, se añaden coagulantes como Al₂(SO₄)₃ o FeCl₃·6H₂O y polielectrólitos. Son importantes el tipo de coagulante, el pH y la dosis.
• Neutralización: Para ajustar el pH entre 6,5 y 8 antes de pasar al proceso biológico.

  Objetivo: No afectar a los microorganismos que producirán la biodegradación de la materia orgánica en el tratamiento secundario.

• Flotación: Elimina sólidos en suspensión con una densidad (d) menor que la del agua (d < d_H₂O) introduciendo aire. Las burbujas se adhieren a la partícula, y la fuerza ascensional de la unión partícula-burbuja de aire hace que ascienda hasta la superficie del líquido.

  Ventaja: Permite eliminar mejor y en menos tiempo partículas pequeñas o ligeras.

  Sistemas: Flotación con aire disuelto, flotación por aireación a presión atmosférica y a vacío.

Tratamiento Secundario

Objetivo: Eliminar la materia orgánica biodegradable disuelta o coloidal en el agua que no ha podido eliminarse en el tratamiento primario, mediante la acción de microorganismos.

Tipos de Procesos Biológicos

• Procesos Aerobios: En presencia de oxígeno molecular, la materia biodegradable se transforma:

  M.O. + O₂ + nutrientes → CO₂ + NH₃ + nueva biomasa + productos finales

• Procesos Anaerobios: En ausencia de oxígeno, la materia orgánica biodegradable (M.O. con C, H, O, N, S) se transforma:

  M.O. (C, H, O, N, S) → CH₄ + CO₂ + NH₃ + H₂S + nuevos microorganismos

• Procesos Anóxicos: En ausencia de O₂, los microorganismos utilizan el oxígeno de los nitritos y de los nitratos, lo que conduce a la Desnitrificación (eliminación de compuestos nitrogenados):

  NO₃⁻(ac) → NO₂⁻(ac) → N₂ (g)

Factores que Intervienen en la Oxidación Biológica

• Características y composición del agua a tratar y presencia de nutrientes.
• Aportación de Oxígeno (O₂).
• Temperatura.
• pH: Las bacterias se desarrollan óptimamente a un pH entre 6,2 y 8,5.
• Ausencia de inhibidores que impidan los procesos biológicos (ej. Fe, Al, Cr, Cu, Zn, etc.).