thumb|Planta de tratamiento de aguas residuales.
El tratamiento de aguas residuales o depuración de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes presentes en el agua, efluente del uso humano o de otros usos.
La solución más extendida para el control de la contaminación por aguas residuales, es tratarlas en plantas donde se hace la mayor parte del proceso de separación de los contaminantes, dejando así una pequeña parte que completará la naturaleza en el cuerpo receptor. Para ello, el nivel de tratamiento requerido está en función de la capacidad de autopurificación natural del cuerpo receptor. A la vez, la capacidad de auto purificación natural es función, principalmente, del caudal del cuerpo receptor, de su contenido en oxígeno, y de su capacidad para reoxigenarse.Romero Rojas, Jairo A. Lagunas de estabilización de aguas residuales. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 1994 ISBN 958 8060 50 8 Por lo tanto, el objetivo del tratamiento de las aguas residuales, es producir un efluente reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o reutilización.
Las aguas residuales se generan en residencias, instituciones y locales comerciales, industriales o agrícolas. Estas pueden tratarse en el sitio donde se generan (por ejemplo, fosas sépticas u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías –y a veces bombas– a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recoger y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga habitualmente están sujetos a regulaciones y normas locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado.
El tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física de sólidos grandes (basura) de la corriente de las mismas, empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque, también, dichos desechos, pueden ser triturados por equipos especiales; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos como la arena) seguido de una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separe los sólidos suspendidos existentes en el agua residual. Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación, que se utilizan para eliminar plomo y fósforo, principalmente, además de procedimientos experimentales. A continuación, sigue la conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que se separa la masa biológica (proceso llamado sedimentación secundaria), el agua tratada puede experimentar procesos adicionales (tratamiento terciario) como desinfección, filtración, etc. El efluente final puede ser descargado o reintroducido de nuevo en una masa de agua natural (corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno superficial, subsuelo, etc).
La nueva Directiva Europea 2024/3019, del Parlamento Europeo y del Consejo, establece un marco más estricto para el tratamiento de aguas residuales urbanas con el proósito de mejorar la calidad del agua, preservar recursos hídricos, proteger el medio ambiente y avanzar hacia la neutralidad climática.
La tendencia actual, es que las pluviales sean redes separadas de las de saneamiento, en vez de unitarias, para evitar que se desborden y para aprovechar el agua de las mismas.
Descripción miniaturadeimagen|Central para el tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Múnich, Alemania. El proceso de tratamiento suele tener tres etapas, o más:
Tratamiento primario (separación y asentamiento de sólidos). Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica en suspensión para degradarla biológicamente y reducir los niveles de DQO, DBO y oxígeno consumido que posea) Tratamiento terciario (pasos adicionales como micro filtración o desinfección).
Las aguas residuales provienen de baños, regaderas o duchas, cocinas, etc; que se evacúan a las alcantarillas o cloacas. En muchas zonas, las aguas residuales también incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios. La división del agua domiciliaria drenada en aguas grises y aguas negras es más común en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros, orinales, cocina y el agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra. Las aguas negras son muy turbias y contienen muchos sólidos. Constituyen una de las causas más graves de contaminación de las aguas, por su contenido de materia orgánica, microorganismos patógenos, detergentes, etc. La evacuación de estos desagües en los cursos de agua sin tratamiento previo, puede originar graves perjuicios, es especial la descomposición de la materia orgánica por acción bacteriana produce la disminución del oxígeno disuelto, pudiendo llegar inclusive a la anulación. Muchas aguas residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Estas se llaman aguas blancas. Los desagües pluviales no son suficientemente tenidos en cuenta al analizar las causas de contaminación de las aguas, no obstante que las mismas pueden ser peligrosas. Las aguas de lluvia arrastran los elementos contaminantes presentes en la atmósfera y especialmente sustancias minerales y residuos de origen animal y vegetal acumulados en los techos, azoteas, patios, veredas, calles, etc. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales, y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa alcantarillado de uso mixto pluvial - residuales.
La práctica de construcción de sistemas de alcantarillado combinadas es actualmente menos común en los Estados Unidos y Canadá que en el pasado, y se acepta menos dentro de las regulaciones del Reino Unido y otros países europeos, así como en otros países como Argentina. Sin embargo, el agua sucia y el agua de lluvia se recolectan y transportan en sistemas de alcantarillas separativos, llamados alcantarillas sanitarias y alcantarillas de tormenta de los Estados Unidos, y “alcantarillas fétidas” y “alcantarillas de agua superficial” en Reino Unido, o alcantarillados separativos en otros países europeos.
El agua de lluvia puede arrastrar, desde los tejados o la superficie de la tierra, varios contaminantes incluyendo partículas del suelo, metales pesados, compuestos orgánicos, basura animal, aceites y grasa. Algunas jurisdicciones requieren que el agua de lluvia reciba algunos niveles de tratamiento antes de ser descargada al ambiente.
Ejemplos de procesos de tratamientos para el agua de lluvia incluyen depósitos de sedimentación, humedales y separadores de vórtice (para remover sólidos gruesos).
El sitio donde se realizan los procesos se llama Estación depuradora de aguas residuales. El diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas residuales es generalmente el mismo en todos los países:
Tratamiento físico Tamizado Retener partículas Remoción de gas Remoción de arena Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes Separación y filtración de sólidos
El agregado de cloruro férrico ayuda a precipitar en gran parte a la remoción de fósforo y ayuda a precipitar biosólidos o lodo.
Tratamiento biológico
Lechos oxidantes o sistemas aeróbicos Precipitación Liberación al medio de efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada jurisdicción La biodigestión anaeróbica y los humedales artificiales utilizan la materia orgánica biodegradable de las aguas residuales, como nutrientes de una población bacteriana, a la cual se le proporcionan condiciones controladas para controlar la presencia de contaminantes.
Tratamiento químico Este paso es usualmente combinado con procedimientos para remover sólidos como la filtración. La combinación de ambas técnicas es referida en los Estados Unidos como un tratamiento químico.
Eliminación del hierro del agua potable Los métodos para eliminar el exceso de hierro incluyen generalmente transformación del agua clorada en una disolución generalmente básica utilizando cal apagada; oxidación del hierro mediante él y precipitación del hidróxido férrico de la solución básica. Mientras todo esto ocurre el ion OCl destruye los patógenos del exceso de hierro en el agua
Eliminación del oxígeno del agua de las centrales térmicas Para transformar el agua en vapor en las centrales térmicas se utilizan calderas a altas temperaturas. Como el oxígeno es un agente oxidante, se necesita un agente reductor como hidrógeno para eliminarlo.
Eliminación de los fosfatos de las aguas residuales domésticas El tratamiento de las aguas residuales domésticas incluye la eliminación de los fosfatos. Un método muy simple consiste en precipitar los fosfatos con cal apagada (hidróxido de calcio). Los fosfatos pueden estar presentes de muy diversas formas como el ion hidrógeno fosfato.
Eliminación de nitratos de las aguas residuales domésticas y procedentes de la industria Se basa en dos procesos combinados de nitrificación y desnitrificación que conllevan una producción de fango en forma de biomasa fácilmente vertible..
Etapas del tratamiento de aguas residuales Tratamiento primario El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí que se conoce también como tratamiento mecánico.
Eliminación de sólidos, cribado o desbaste
La eliminación de los sólidos habitualmente se realiza mediante el cribado. Los sólidos que se retiran son de gran tamaño, por ejemplo, botellas, palos, bolsas, balones, llantas, etc. Con esto se evita tener problemas en la planta de tratamiento de aguas, ya que si no se retiran estos sólidos pueden llegar a tapar tuberías o dañar algún equipo, y entorpecer el funcionamiento de la planta de tratamiento. Filtración con arena y gravas
Esta etapa (también conocida como escaneo o maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas. Este equipo es llamado colector de arena. La arena y las piedras necesitan retirarse a tiempo en el proceso para prevenir daños en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. Algunas veces hay baños de arena (clasificador de la arena) seguido por un transportador que transporta la arena a un contenedor para la deposición. El contenido del colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén.
thumb|250px|Tanque de sedimentación primaria en una planta rural.
Investigación y maceración
El líquido libre de abrasivos es pasado a través de pantallas rotatorias para eliminar material flotante y materia grande como trapos; y partículas pequeñas como chícharos y maíz. Los residuos son recolectados y podrán ser devueltos a la planta de tratamiento de fangos o podrán ser dispuestos al exterior hacia campos o incineración. En la maceración, los sólidos son cortados en partículas pequeñas a través del uso de cuchillos rotatorios montados en un cilindro que gira, es utilizado en plantas que pueden procesar esta basura en partículas. Los maceradores son, sin embargo, más caros de mantener y menos fiables que las pantallas físicas.
Sedimentación