Procesos Fundamentales en el Tratamiento y Depuración de Aguas

Filtración de Agua: Principios y Aplicaciones

La filtración es un proceso fundamental en el tratamiento de aguas que consiste en hacer pasar agua con sólidos en suspensión a través de un medio poroso. Este medio tiene la capacidad de retener las partículas sólidas, purificando el líquido. Para el agua destinada al consumo humano, los medios filtrantes pueden incluir arena, piedras, turba e incluso sistemas multicapa.

Desinfección del Agua: Criterios y Características

La desinfección es un proceso crítico cuyo objetivo principal es destruir los microorganismos patógenos presentes en el agua. Para que un agente desinfectante sea efectivo y seguro, debe cumplir con las siguientes características:

• Debe ser capaz de destruir patógenos de manera eficiente.
• Debe mantener su eficacia a pesar de ciertas alteraciones en la composición del agua a tratar.
• No debe ser tóxico para los seres humanos ni para el medio ambiente.
• Debe tener un precio razonable y ser fácil de transportar y almacenar.
• Su presencia y concentración en el agua deben poder determinarse fácilmente.
• Debe mantener una concentración residual que proporcione protección durante un tiempo determinado en la red de distribución.

Ósmosis Inversa: Fundamentos y Aplicación

La ósmosis inversa es un proceso de separación que utiliza una membrana semipermeable para eliminar iones, moléculas no deseadas y partículas más grandes del agua potable. En este proceso, dos soluciones, S₁ (diluida) y S₂ (concentrada), se encuentran separadas por una membrana semipermeable.

A diferencia de la ósmosis natural, donde el agua fluye de la solución diluida a la concentrada, en la ósmosis inversa se aplica una presión externa superior a la presión osmótica. Esta presión fuerza el paso del agua desde la zona de mayor concentración de solutos (S₂) hacia la zona de menor concentración (S₁), dejando los solutos retenidos en la membrana.

La presión osmótica (π) se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

π = M R T i

• M: Concentración molar del soluto
• R: Constante de los gases ideales
• T: Temperatura absoluta
• i: Factor de van 't Hoff (número de iones por molécula de soluto)

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) representa la cantidad de oxígeno disuelto (expresada en mg/L) que los microorganismos aerobios necesitan para degradar biológicamente la materia orgánica biodegradable presente en una muestra de agua residual durante un período específico (generalmente 5 días a 20°C, conocida como DBO₅).

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

La Demanda Química de Oxígeno (DQO) es la cantidad de oxígeno (expresada en mg/L) equivalente a la cantidad de dicromato de potasio u otro oxidante fuerte necesario para oxidar por vía química la materia orgánica, tanto biodegradable como no biodegradable, presente en una muestra de agua.

Lagunas de Estabilización: Factores, Ventajas y Desventajas

Las lagunas de estabilización son sistemas de tratamiento de aguas residuales que utilizan procesos biológicos naturales. Su eficiencia y funcionamiento están influenciados por diversos factores:

Factores Clave en el Funcionamiento de las Lagunas

• Temperatura (T): Afecta directamente la actividad biológica de los microorganismos.
• Grado de mezcla: Depende de factores como la acción del viento y el calor solar, influyendo en la distribución de oxígeno y nutrientes.
• Características climáticas: Incluyen la nubosidad, la insolación y la latitud, que impactan la fotosíntesis y la temperatura del agua.
• pH: En lagunas anaerobias, se requiere un pH superior a 6 para un óptimo rendimiento.
• Tiempo de retención hidráulica: El tiempo que el agua permanece en la laguna es crucial para la degradación de contaminantes.
• Profundidad: Varía según el tipo de laguna (aerobia, facultativa, anaerobia) y afecta la estratificación y los procesos biológicos.
• Cargas orgánicas aplicadas: La cantidad de materia orgánica que ingresa a la laguna influye en la capacidad de tratamiento.
• Características físicas y químicas de las aguas residuales: La composición del agua a tratar determina la respuesta del sistema.

Ventajas de las Lagunas de Estabilización

• Bajo coste de inversión: Generalmente menor que el de otros sistemas de tratamiento.
• Simplicidad: Construcción y mantenimiento relativamente sencillos.
• Adaptabilidad: Gran capacidad para adaptarse a variaciones bruscas de caudal y cargas orgánicas.
• Independencia energética: Funcionamiento con independencia total de los recursos energéticos convencionales.
• Reutilización del agua: El agua tratada en las últimas lagunas puede utilizarse para acuicultura o riego.

Desventajas de las Lagunas de Estabilización

• Menor eficiencia: La eliminación de microorganismos patógenos puede ser inferior a la de procesos convencionales más avanzados.
• Control limitado: Posibilidad limitada de actuación y ajuste sobre el proceso de tratamiento.
• Requerimiento de espacio: Necesidad de áreas de implantación muy elevadas debido a su diseño extensivo.
• Mantenimiento periódico: Necesidad de vaciado periódico de las lagunas y evacuación de los fangos acumulados.
• Problemas de olores y plagas: Potencial para la generación de olores desagradables y la proliferación de mosquitos en ciertas condiciones.

Contactores Biológicos Rotatorios (Biodiscos): Funcionamiento

Los Contactores Biológicos Rotatorios (CBR), comúnmente conocidos como Biodiscos, son sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales que emplean estructuras plásticas circulares y rugosas. Estas estructuras están montadas alrededor de un eje de giro horizontal, con aproximadamente la mitad de su superficie sumergida en el agua residual a tratar, y suelen estar dispuestas en serie.

El principio de funcionamiento se basa en la rotación lenta de los biodiscos. A medida que giran, se forma una película biológica (biopelícula) de microorganismos adheridos a su superficie. Cuando la parte sumergida del biodisco emerge del agua, arrastra consigo una fina película de agua residual. Esta exposición al aire permite que los microorganismos de la biopelícula absorban oxígeno atmosférico, esencial para la degradación aerobia de la materia orgánica. Al sumergirse nuevamente, la biopelícula entra en contacto con los contaminantes del agua residual, reiniciando el ciclo de tratamiento.