El pretratamiento de aguas residuales es la primera etapa del proceso de depuración y juega un papel crucial en la preparación del agua para tratamientos posteriores. Consiste en una serie de procesos que sirven para eliminar los materiales gruesos y los contaminantes sólidos presentes en las aguas residuales antes de que estas ingresen a las etapas de tratamiento principales de una planta depuradora.
El pretratamiento de aguas residuales es un término genérico que engloba todos los procedimientos diseñados para acondicionar el agua antes de que se someta a tratamientos de depuración y limpieza avanzados. Supone, a grandes rasgos, eliminar sus sólidos gruesos, grasas, aceites y otros compuestos tóxicos que puedan dañar las plantas de tratamiento o incumplir normativas ambientales.
Qué objetivos cumple el pretratamiento
El pretratamiento prepara las agua residuales para su depuración posterior, protegiendo los equipos y mejorando la eficiencia global del proceso. Al eliminar los sólidos grandes y los materiales abrasivos, el pretratamiento ayuda a proteger los equipos y las infraestructuras de la planta de tratamiento de aguas residuales de daños y obstrucciones, lo que prolonga su vida útil y reduce los costos de mantenimiento.
- Reduce la intervención manual en las instalaciones.
- Protege los equipos, instalaciones y sistemas automatizados.
- Optimiza la eficiencia de los procesos posteriores.
- Garantiza un tratamiento más eficaz, sostenible y económico.
- Reduce la carga contaminante inicial del tratamiento de aguas procedentes de procesos industriales.
Además, el pretratamiento mejora la eficiencia general del proceso de depuración y garantiza la calidad del agua tratada final, al eliminar los materiales que podrían interferir con los procesos de tratamiento posteriores, como la sedimentación y la desinfección. También, al eliminar materiales orgánicos y otros contaminantes sólidos, el pretratamiento ayuda a reducir los olores desagradables y la contaminación ambiental asociada con las aguas residuales crudas, mejorando así las condiciones sanitarias y ambientales en las cercanías de la planta de tratamiento.
Ubicación del pretratamiento dentro de una EDAR
Dentro de la línea de agua, los tratamientos se suelen agrupar por niveles, distinguiéndose entre pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario.
- Pretratamiento: eliminación de sólidos gruesos, arena, grasa y otros materiales gruesos del agua residual.
- Tratamiento primario o clarificación: separación física de los sólidos suspendidos del agua mediante procesos de sedimentación.
- Tratamiento secundario o biológico: descomposición de contaminantes orgánicos por microorganismos en tanques de aireación.
- Tratamiento terciario o desinfección: eliminación o inactivación de microorganismos patógenos presentes en el agua tratada.
- Descarga o reutilización: liberación del agua tratada en cuerpos de agua superficiales o subterráneos, o reutilización para fines no potables.
El tratamiento preliminar, o pretratamiento, es la etapa que da comienzo a la depuración de las aguas residuales y sirve para prepararlas para su purificación durante las siguientes etapas. Así, el agua se libera de objetos que puedan dañar la instalación o los equipos que se usarán a lo largo del proceso de depuración.
Despiece de las operaciones de pretratamiento
1. Recolección y conducción
En esta primera fase se recoge el agua generada en los distintos procesos industriales y se transporta hasta la planta de tratamiento a través de tuberías, canales o colectores. Durante el bombeo del agua, esta pasa a través de una serie de rejas de diferentes tamaños para retener la mayor cantidad de residuos sólidos.
2. Pozo de gruesos
El pozo de gruesos se sitúa a la entrada del colector de la depuradora, con fondo tronco-piramidal invertido y paredes muy inclinadas, con el fin de concentrar los sólidos y las arenas decantadas en una zona específica, desde la que se puedan extraer de forma eficaz.
Para la extracción de los residuos se utilizan, generalmente, cucharas anfibias.
3. Desbaste mediante rejas
El desbaste consiste en la separación del agua residual de los sólidos tales como piedras, ramas, plásticos, trapos, etc., mediante rejas o tamices. Una de las partes principales del pretratamiento es el uso de rejillas gruesas, que son estructuras con aberturas diseñadas para retener sólidos grandes como palos, piedras, plásticos y otros desechos voluminosos.
Estas rejillas se colocan en la entrada de la planta de tratamiento y actúan como una barrera física para evitar que los materiales sólidos dañen los equipos y obstruyan los conductos.
4. Cribado mecánico
Sirve para retener sólidos de gran tamaño. Puede ser manual, cuando el personal de la planta utiliza rejas simples, o automático, mediante tamices rotativos o rejillas con mecanismos de limpieza automática.
El cribado reduce la carga contaminante y facilita el manejo de los residuos capturados para su eliminación. En función del tipo de sólido, su abrasión, dureza, densidad, viscosidad, tamaño y forma, será necesaria la implantación de un equipo u otro.
5. Tamizado
La segunda fase del pretratamiento de aguas residuales consiste en eliminar del agua sólidos gruesos y materiales flotantes de gran tamaño, como plásticos, trapos, ramas, madera o piedras, para evitar daños mecánicos o atascos en las bombas y equipos.
Para ello se utilizan rejillas, mallas y tamices manuales o automáticos. El tamizado reduce los sólidos en suspensión mediante su filtración a través de un enrejado.
6. Tamiz tornillo
Consiste en una cesta de acero inoxidable perforada con una luz de paso entre 5 - 12 mm, por la que se hace pasar el agua residual y los sólidos quedan retenidos en el interior, y son retirados por la acción de un tornillo de Arquímedes con cepillos.
Estos equipos se utilizan como desbastes de gruesos y son una gran alternativa a las cestas manuales.
7. Cestas automáticas por cangilón
Estos equipos se instalan cuando la cantidad de sólidos gruesos es elevada y tienen tendencia a flotar, presencia de papel, plásticos, grasas, etc. El equipo está compuesto por una serie de cestas perforadas instaladas en un elevador, cada cesta o cangilón hace un recorrido desde el fondo de la arqueta hasta la superficie, volcando el contenido de sólidos a un depósito o tornillo transportador.
Estos equipos son autolimpiables y mecánicamente muy robustos.
8. Reja automática
Estos equipos se instalan en canales y su utilizan para la retención de sólidos gruesos. Consiste en una reja con separación entre 5 - 20 mm, por el que se hace pasar el agua residual y los sólidos quedan retenidos, de forma automática un peine se va desplazando de abajo a arriba, elevando los sólidos retenidos hasta la superficie y limpiando la reja.
9. Rototamiz
Para retener sólidos entre 5 - 0,5 mm se utilizan estos equipos. Consiste en un tambor rotativo ranurado con luz de paso hasta 5 mm, por donde drena el agua y los sólidos se quedan en la superficie del tambor, al realizar el giro, los sólidos son rascados con una cuchilla, descargándolos a un depósito.
Estos equipos pueden ser autolimpiables con agua caliente o fría, en función de si existe presencia de grasas. Deben ser instalados después de un desbaste de gruesos, ya sea por rejas, cangilón u otros.
10. Vibrotamiz
Se pueden utilizar como desbaste de gruesos o desbaste de finos. Consiste en un conjunto de mallas ubicadas en un tambor vibratorio por donde se hace pasar el agua residual, el agua drena a través de la malla y los sólidos retenidos por vibración son desplazados hacia una zona de salida de sólidos.
Se pueden instalar varias mallas por tambor con luz de paso desde 20 mm hasta 0,08 mm. Se utilizan para sólidos de baja viscosidad.
11. Desarenado
El proceso de desarenado sirve para separar arenas, partículas minerales y otros materiales pesados del agua residual utilizando cámaras de sedimentación. En estas cámaras estancas, y gracias a la disminución del flujo de agua, las partículas más densas y pesadas se depositan en el fondo, lo que protege los equipos de taponamientos.
El desarenado tiene por objeto el eliminar las materias pesadas de granulometría superior a 200 micras, con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguientes.
Además de las rejillas gruesas, el pretratamiento también implica el uso de desarenadores, que son tanques o cámaras diseñadas para eliminar los sedimentos más pesados que se encuentran en las aguas residuales. Estos sedimentos, que pueden incluir arena, gravilla y otros materiales sedimentarios, se depositan en el fondo de los desarenadores, donde se pueden eliminar de manera efectiva antes de que el agua pase a las etapas de tratamiento subsiguientes.
12. Desengrasado
En esta etapa del pretratamiento de aguas industriales se retiran aceites, grasas y otras sustancias flotantes que pueden interferir en futuros procesos biológicos o físico-químicos.
Para el desengrasado del agua, se emplean sistemas de flotación, aireación o separación por diferencia de densidad que facilitan la acumulación de grasas en la superficie para ser retiradas.
La operación de desengrasado tiene por objeto eliminar las materias flotantes más ligeras que el agua que de otra forma podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores mediante la insuflación de aire, para así desemulsionar las grasas y conseguir una mayor flotación de estas.
13. Desarenado-desengrasado combinado
Durante esta etapa, primero suele tener lugar un proceso de desbaste, donde se separan los residuos sólidos de gran y mediano tamaño mediante rejas y tamices de diferente grosor. Posteriormente, se retiran las grasas y las partículas de arena utilizando desarenadores-desengrasadores.
14. Igualación, homogeneización y regulación de caudales
La última de las fases del pretratamiento de aguas residuales de la industria sirve para homogeneizar el caudal y la carga contaminante del agua. El proceso es sencillo: en unos tanques, se estabiliza el flujo y se reducen las variaciones de concentración, pH y temperatura.
El objetivo es mejorar la eficiencia de tratamientos posteriores, tanto físicos como biológicos. La homogeneización y regulación de caudales y cargas consiste en amortiguar por laminación las variaciones de caudal, con objeto de conseguir un caudal lo más uniforme posible.
Con su homogeneización, realizada en un tanque, se consigue asimismo un efecto laminador sobre las variaciones de carga. Los tanques de ecualización actúan como reguladores del flujo de agua, evitando sobrecargas repentinas que puedan afectar la eficiencia de sistemas biológicos o químicos.
Esta técnica también ayudan a estabilizar parámetros como el pH y la temperatura, y facilita la dosificación de productos químicos correctivos utilizados en las siguientes etapas de depuración del agua residual.
15. Preajuste y neutralización del pH
En industrias en las que las aguas residuales presentan un pH fuera del rango adecuado para su tratamiento biológico, por ejemplo, en empresas de metalurgia, es necesario agregar productos químicos, ácidos o bases, para neutralizar el pH.
Esta técnica se conoce como «preajuste del pH», evita la inhibición de microorganismos en tratamientos biológicos y protege los materiales del sistema contra la corrosión y las incrustaciones.
En determinados casos se suelen emplear sustancias básicas o ácidas para neutralizar el pH del agua.
16. Preaireación
La pre-aireación se aplica normalmente para mejorar la tratabilidad del agua, ya que esta llega séptica a la depuradora, para mejorar la separación de las grasas, el control olores y la floculación de sólidos, para mantener el oxígeno en la decantación primaria con bajos caudales, para conseguir una distribución uniforme de los sólidos en suspensión a la entrada de las unidades de tratamiento, para incrementar la eliminación de DBO5 y para evitar los depósitos de sólidos en las cámaras húmedas.
Técnicas complementarias de separación
Flotación por aire disuelto
El sistema DAF es una técnica de separación que elimina sólidos suspendidos, aceites y grasas, gracias a la generación de microburbujas de aire que se adhieren a las partículas y provocan que los sólidos asciendan a la superficie para poder ser retirados fácilmente.
Esta técnica es especialmente útil en industrias alimentarias, petroquímicas y textiles, y una de sus principales ventajas es que permite la recuperación de residuos útiles o peligrosos que, o bien pueden reciclarse, o bien deben eliminares de manera concreta.
Separadores API y CPI
Los separadores API, American Petroleum Institute, y los separadadores CPI, Corrugated Plate Interceptor, separan hidrocarburos y aceites ligeros del agua residual: en el primer caso, se utiliza la diferencia de densidad entre agua y aceite; en el segundo, se aumenta la superficie de contacto para separar gotas de aceite.
Su uso es muy relevante en la industria petrolera y petroquímica, dos sectores sensibles donde hay que prestar mucha atención a las normativas ambientales a la hora de tratar el agua.
Sedimentación preliminar
Básicamente, se trata de aprovechar la fuerza de la gravedad para separar partículas como arenas, gravas y sólidos inorgánicos del agua. En este proceso se usan desarenadores o cámaras de sedimentación para reducir al máximo la cantidad de sólidos suspendidos en el fluido.
Pretratamiento físico-químico y relación con las etapas posteriores
El tratamiento primario se destina fundamentalmente a la eliminación de sólidos en suspensión, siendo menos efectivo en la eliminación de la materia orgánica. La decantación primaria tiene como objetivo la reducción de los sólidos en suspensión de las aguas residuales bajo la exclusiva acción de la gravedad.
El tratamiento físico-químico se compone de tres etapas: desestabilización de las partículas coloidales, agregación de las partículas desestabilizadas y separación de los agregados formados del seno del agua.
En esta fase se separa la materia residual del agua con productos coagulantes y floculantes. Mediante la flotación o la decantación se pueden separar también las grasas y los sólidos en suspensión.
Qué ocurre después del pretratamiento
Tratamiento biológico
El tratamiento biológico es la etapa en el proceso de depuración de aguas residuales en la que se utilizan microorganismos para descomponer los contaminantes orgánicos presentes en el agua residual. Este proceso se lleva a cabo en tanques de aireación, donde se crea un ambiente favorable para el crecimiento y la actividad de bacterias y otros microorganismos beneficiosos.
Los tanques de aireación son el corazón del proceso de tratamiento biológico. Estos tanques están diseñados para proporcionar condiciones óptimas para el crecimiento de microorganismos aeróbicos, es decir, microorganismos que requieren oxígeno para su metabolismo.
El agua residual se introduce en estos tanques y se agita vigorosamente para incorporar aire y oxígeno en el agua, proporcionando así el ambiente aeróbico necesario para el crecimiento de los microorganismos.
Una vez que el agua residual entra en los tanques de aireación, los microorganismos presentes en el medio comienzan a descomponer los contaminantes orgánicos presentes en el agua. Estos microorganismos utilizan los contaminantes como fuente de alimento y energía, descomponiéndolos en compuestos más simples como dióxido de carbono, agua y biomasa celular.
Tratamiento secundario avanzado
Este proceso tiene como objetivo la eliminación de la materia orgánica del agua, así como de nutrientes tales como el nitrógeno y el fósforo. En el tratamiento secundario, un tratamiento principalmente biológico, se suele emplear la ayuda de bacterias y microorganismos para degradar y eliminar la materia orgánica y los diferentes nutrientes que contiene el agua.
Los tratamientos secundarios más rigurosos o avanzados son los que reducen, además de la materia carbonada, los nutrientes, el nitrógeno y/o el fósforo. Estos tratamientos avanzados se utilizan cuando el efluente es vertido a zonas sensibles, eutrofizadas o susceptibles de eutrofización, o destinadas a usos en los que deben limitarse el nitrógeno y el fósforo.
Desinfección
La desinfección del agua es una etapa crítica en el proceso de tratamiento de aguas residuales, ya que sirve para eliminar o inactivar microorganismos patógenos presentes en el agua tratada, protegiendo así la salud pública y el medio ambiente.
La cloración consiste en la adición de cloro o compuestos de cloro al agua tratada, donde el cloro actúa como un agente oxidante que destruye los microorganismos presentes en el agua, incluyendo bacterias, virus y protozoos.
La radiación ultravioleta, UV, es un método de desinfección que utiliza luz ultravioleta de alta energía para inactivar microorganismos presentes en el agua. La desinfección UV es efectiva contra una amplia gama de microorganismos, incluyendo bacterias, virus y protozoos, y no deja residuos químicos en el agua tratada.
Tipos de plantas y necesidades de pretratamiento
EDARI: aguas residuales industriales
Las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales Industriales, también llamadas EDARI, son plantas que se encargan de tratar las aguas residuales producidas por una o varias industrias.
Estas estaciones permiten depurar las aguas utilizadas en los diferentes procesos industriales que requieren de procesos de depuración especiales debido a sus características específicas. Se eliminan desperdicios, grasas y aceites flotantes, arenas y elementos gruesos que pueda contener el agua, materiales decantables tanto orgánicos como inorgánicos y también la materia orgánica biodegradable disuelta en el agua.
Normalmente, los sectores industriales donde pueden ser necesarias este tipo de plantas son:
- Sector de la automoción.
- Industria agrícola y ganadera.
- Industria química y cosmética.
- Industria farmacéutica.
- Industria textil y de curtidos.
- Industria papelera.
EDAR urbana
Las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales Urbanas o EDAR urbanas son muy similares a las industriales, solo que estas recogen el agua residual generada por la población, la tratan mediante una serie de tratamientos y procesos para finalmente devolverla a un cauce receptor, río, embalse, acuífero o mar.
Este tipo de depuradoras se encargan de eliminar contaminantes como:
- Objetos gruesos como trozos de madera, trapos, plásticos, etc. que son arrojados a la red de alcantarillado.
- Arenas.
- Grasas y aceites.
- Sólidos en suspensión de naturaleza y procedencia muy variadas.
- Compuestos orgánicos e inorgánicos de fácil oxidación.
- Nutrientes como el nitrógeno y el fósforo originados por detergentes y fertilizantes.
- Agentes patógenos que pueden producir o transmitir enfermedades.
- Contaminantes emergentes, originados por los productos de cuidado personal, productos de limpieza doméstica o productos farmacéuticos.
Para el tratamiento de las aguas residuales urbanas, estas pasan por diferentes etapas: desbaste, tamizado, decantación primaria, reactor biológico, decantador secundario y deshidratador de fangos.
Pretratamiento según el sector industrial
Industria alimentaria
Esta industria genera grandes cantidades de aguas con grasas, aceites y residuos orgánicos. El uso de flotación por aire disuelto y los separadores de grasas es fundamental para evitar la sobrecarga en las siguientes etapas del tratamiento de aguas.
Industria textil
Las aguas residuales de la industria textil contienen colorantes, detergentes y sólidos en suspensión. En estos casos, el tamizado y el ajuste de pH son básicos para reducir los contaminantes.
Industria química y farmacéutica
En este tipo de industrias, es habitual verter aguas con pH extremos, compuestos tóxicos o reactivos peligrosos, por lo que es esencial el preajuste de pH y la neutralización química para proteger los procesos biológicos y cumplir con las normativas vigentes.
Industria metalúrgica
Las aguas procedentes de la industria metalúrgica pueden contener metales pesados, aceites y partículas sólidas. El uso de sedimentación, separadores API o CPI y sistemas de filtrado inicial evitará daños ambientales y técnicos.
Criterios para seleccionar el sistema de pretratamiento
El “mejor” sistema para el pretratamiento de aguas residuales industriales es aquel diseñado a medida por ingenieros y expertos especializados combinando las mejores técnicas disponibles según la composición del agua.
La elección del equipo depende del tipo de sólido, su abrasión, dureza, densidad, viscosidad, tamaño y forma. Cada uno de estos sistemas se puede adaptar al caudal, espacio disponible y características del agua.
| Necesidad del agua residual | Soluciones de pretratamiento |
|---|---|
| Sólidos gruesos y flotantes | Pozo de gruesos, rejas, cestas automáticas por cangilón y reja automática |
| Sólidos de tamaño medio o fino | Tamices, tamiz tornillo, rototamiz y vibrotamiz |
| Arenas y partículas minerales pesadas | Desarenadores y cámaras de sedimentación |
| Grasas, aceites e hidrocarburos | Desengrasado, flotación por aire disuelto y separadores API o CPI |
| Variaciones de caudal y carga | Tanques de ecualización y homogeneización |
| pH fuera del rango adecuado | Preajuste y neutralización con ácidos o bases |
| Agua séptica, olores y depósitos | Preaireación |
Por ejemplo, la combinación de cribado y desengrase, es una solución genérica, pero que sirve para muchas industrias.
Además, la elección de sistemas automatizados permite mayor control, menor intervención manual y aumento de la eficiencia. Sus sensores regulan cada fase del pretratamiento, evitando fallos por exceso o déficit.
Este tipo de sistemas reducen costes y minimizan los errores humanos. La automatización del tratamiento de aguas facilita los ajustes para mejorar el uso de bombas, sistemas de aireación o dosificar químicos.
Depuración de aguas residuales
Pretratamiento y gestión de residuos
El pretratamiento retiene sólidos no biodegradables, arenas, grasas, aceites y otros materiales que deben separarse antes del tratamiento biológico. La correcta extracción y gestión de estos residuos evita que vuelvan a entrar en la línea de agua y reduce las incidencias de operación.
Como subproducto del tratamiento de las aguas residuales se producen ciertos residuos. Destaca principalmente la generación de gran cantidad de fangos, extraídos en los procesos de decantación primaria y secundaria.
En primer lugar, se lleva a cabo una etapa de espesamiento de los lodos cuyo objetivo es la reducción del volumen de agua a tratar con la consiguiente optimización de los procesos existentes aguas abajo. Posteriormente, estos fangos mixtos se digieren mediante procesos aerobios o anaerobios para conseguir estabilizar el crecimiento de bacterias y para eliminarlas.
A continuación, tiene lugar un proceso de reducción de la cantidad de agua mediante deshidratación, habitualmente con decantadoras centrífugas. Estos fangos, una vez que cumplen con los requisitos de sequedad y contenido en metales pesados, nutrientes y patógenos, deben gestionarse con el menor impacto para el medio ambiente.
Relación con la descarga y la reutilización
Después de completar todas las fases del tratamiento de aguas residuales, hay dos posibles destinos finales: la descarga en cuerpos de agua superficiales o subterráneos y la reutilización para fines específicos.
Antes de la descarga, el agua tratada debe cumplir con los estándares de calidad establecidos por las autoridades reguladoras para proteger la salud humana y el medio ambiente. La reutilización del agua residual tratada ayuda a conservar los recursos hídricos, reduce la demanda de agua dulce, y protege los ecosistemas acuáticos al reducir la extracción de agua de fuentes naturales.
La necesidad de aumentar el porcentaje de población con acceso a agua potable y saneamiento, en cumplimiento con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de la Agenda 2030 de las Naciones Unidas, supondrá a su vez un mayor vertido de aguas residuales.
Esto implica que su tratamiento debe ser más eficiente, asequible y sostenible, para mayor aprovechamiento de este recurso. Un paso decisivo será generalizar la reutilización de las aguas residuales tratadas.
La elección del pretratamiento debe responder a la composición del agua, al caudal, al tipo de sólidos, a la presencia de grasas y aceites y a las exigencias de las etapas posteriores.tags: #despiece #de #pretratamientos #de #agua #residual
Publicaciones populares:
- Daikin MC707VM: filtración de aire portátil para polvo y partículas
- Filtro de aire BMC para Hyosung: mantenimiento y consejos
- Cómo elegir protección respiratoria para trabajar con polvo
- Filtros de aire en Bogotá: fabricantes y soluciones para industrias
- Aguas de las plantas potabilizadoras de Colón: análisis y resultados