La depuración de aguas residuales es el conjunto de procesos destinados a eliminar los contaminantes del agua para que el efluente pueda devolverse de forma segura al medio ambiente o reutilizarse en determinadas actividades.
El medio ambiente no es inmune a nuestra acción. Nuestra forma de vivir y consumir afecta muy especialmente a nuestros recursos hídricos. ¿Por qué es necesaria la depuración del agua? Acabaríamos con la biodiversidad acuática y no podríamos utilizarla para la agricultura, por lo que la alimentación de la humanidad se vería comprometida. Además, al consumirla pondríamos en riesgo nuestra salud.
Todos los días, cada persona envía cientos de litros de aguas residuales al desagüe. El tratamiento de aguas residuales es un proceso esencial para transformar las aguas residuales en agua limpia y reutilizable. Este recorrido implica varias etapas para eliminar contaminantes y garantizar que el agua tratada cumpla con las normas medioambientales y de seguridad requeridas.
Qué es la depuración de aguas residuales
¿Qué es el tratamiento de aguas residuales?El tratamiento de aguas residuales describe cualquier método utilizado para eliminar contaminantes de modo que el efluente resultante pueda volver a introducirse de forma segura en el medio ambiente natural. Los métodos exactos y el grado de tratamiento del agua dependen del tipo de aguas residuales y de la instalación.
Las instalaciones de depuración de agua se denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales). Las depuradoras de aguas residuales son instalaciones industriales destinadas a la eliminación de la contaminación de las aguas. El agua residual llega a través de colectores, procedentes de núcleos urbanos o polígonos industriales.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales o EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales) se encargan de recoger las aguas procedentes de una población o sector industrial y eliminar sus sustancias contaminantes. El agua que entra en las plantas se somete a procesos de tipo físico, químico y biológico con la finalidad de eliminar los contaminantes presentes en el agua. Además, en las plantas de tratamiento de aguas residuales, también tienen lugar otros procesos asociados a los subproductos obtenidos en los diferentes tratamientos.
Dentro de una EDAR se reproducen, de forma concentrada y automática, los procesos de depuración de aguas residuales, que suceden de forma natural en un río. Los procesos se suceden de forma independiente o combinada. Los especialistas en tratamientos de aguas, diseñan la secuencias de los procesos para reducir los diversos parámetros de contaminación.
La calidad de las aguas está definida según legislación y las EDAR deben adaptar sus procesos y tratamientos hasta alcanzar una calidad del efluente que cumpla con los parámetros exigidos.
Por qué es necesaria la depuración del agua
La composición química de las aguas indica una clara alteración de sus propiedades naturales lo que genera graves daños ambientales en los ríos e imposibilita su uso para otras actividades como el riego agrícola o de jardines.
El proceso de depuración de aguas residuales es fundamental para mantener la salud pública y proteger el medio ambiente. 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 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.
Según datos de la UNESCO, en América Latina, por ejemplo, el tratamiento de aguas residuales ha llegado a casi duplicarse en los últimos 20 años. Sin embargo, el porcentaje de aguas negras que se vierten sin ser tratadas es todavía elevado, por lo que debemos seguir trabajando en reducirlo. Un paso decisivo será generalizar la reutilización de las aguas residuales tratadas.
Tipos de procesos en una EDAR
Procesos físicos
Los procesos físicos son fáciles de entender, se utilizan filtros, se eliminan las sustancias que flotan en la superficie, se somete el agua a movimiento para que estos sólidos se dirijan a un lugar concreto y se puedan separar, y un largo etc.
Los procesos físicos que suceden en una planta de depuración de agua residual, se basan en la aplicación de fenómenos físicos como son: la fuerza gravitatoria, la fuerza centrifuga, la fuerza de retención, y la fuerza de cohesión.
Procesos químicos
Los procesos químicos son aquellos provocados por la adición de productos químicos. En ocasiones es conveniente el empleo de reactivos químicos para provocar reacciones químicas que favorecen la eliminación de la contaminación.
Se suele recurrir a un proceso denominado de coagulación en el que se consigue que, mediante la adición de ciertos elementos, se apelotonen las partículas no deseadas.
Procesos biológicos
Por último, los procesos biológicos se sirven de la acción de ciertos microorganismos.
El proceso más complejo y también el más influyente en la eliminación de contaminantes en el tratamiento de aguas residuales es el proceso biológico. Este proceso se caracteriza por favorecer la actividad biológica de ciertas bacterias y microorganismos que se alimentan desustancias orgánicas biodegradables.
Las sustancias se transforman en gases, que pueden dispersarse en la atmósfera o transformarse en tejido celular biológico que en una fase posterior sedimentará al fondo. Este proceso es el más técnico y requiere el control de los principales parámetros biológicos, y de las medidas de caudal en los distintos tramos de la EDAR.
Los tratamientos basados en estos procesos de depuracion de aguas residuales son: los fangos activos, los lechos bacterianos, los lechos de turba, el lagunaje, los biodiscos, y los sistemas de filtración al suelo.
Algunos de estos han sido sustituidos en muchas EDAR por tecnologías más eficientes y compactas, como MBR o MBBR, que veremos más adelante.
Etapas principales de la depuración
1. Recogida y llegada del agua residual
La primera etapa del proceso de tratamiento de aguas residuales es su recogida. Las aguas residuales de hogares, oficinas, tiendas y ciertas industrias, así como de los sistemas de drenaje urbano, pasan a través de una red de alcantarillas hasta la planta de tratamiento municipal.
Las plantas industriales, agrícolas y de tratamiento de lixiviados suelen tener trayectos más cortos, ya que suelen tratarse in situ. En algunos casos, los efluentes industriales se tratan de forma previa y luego se envían a la planta de tratamiento municipal para su procesamiento final.
2. Pretratamiento o tratamiento preliminar
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.
El pretratamiento se sitúa en la cabecera de la instalación, y su objetivo es proteger a la estación de aguas de fragmentos gruesos causantes de avería. El pretratamiento es común a todos los tratamientos de agua (depuración, potabilización y desalación). El pretratamiento es independiente del nivel de contaminación que presente el agua bruta.
Esta es la fase en la que se eliminan aquellos objetos o partículas en suspensión de mayor tamaño. El agua llega a la EDAR arrastrando plásticos, restos vegetales, arena, etc.
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.
El proceso de tratamiento comienza con una etapa de filtrado esencial. Las pantallas de barras interceptan objetos grandes que han entrado en los sistemas de drenaje, como basura, prendas de vestir o ramas.
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.
Desbaste, tamizado y eliminación de arenas
Los colectores de arena, también conocidos como cámaras de arena o tanques de eliminación de arena, son fundamentales para permitir que partículas más pequeñas, como arena y grava, se asienten y sean retiradas.
Esta etapa se puede acelerar y hacer más eficiente mediante el uso de soplantes. Estas hacen circular el agua, lo que fomenta que los residuos más pesados caigan al fondo y que las piezas más ligeras permanezcan en suspensión. De este modo, se evita la acumulación de lodos y se garantiza una mejor separación de los residuos.
Al eliminar la gravilla y la arena, se pueden evitar daños en los equipos y tuberías aguas abajo, lo que también reduce la frecuencia y el coste del mantenimiento. También garantiza que los procesos posteriores solo necesiten tratar materia orgánica, lo que en última instancia mejora la calidad del efluente final.
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.
3. Tratamiento primario
El tratamiento primario se destina fundamentalmente a la eliminación de sólidos en suspensión, siendo menos efectivo en la eliminación de la materia orgánica.
El objetivo de esta etapa es eliminar una porción de los sólidos suspendidos. Para ello, el agua queda retenida durante 1 a 2 horas en decantadores para que la gravedad ayude a separar esas partículas.
El tratamiento primario en EDAR es sitúa en primer lugar. Se elimina elementos presentes en las aguas, que dañan las maquinas e impiden un tratamiento más fino posterior.
El tratamiento primario de una EDAR tiene como objetivo fundamental la eliminación de los sólidos flotantes, los sólidos en suspensión, las arenas, las grasas, y los aceites.
En el tratamiento primario de una EDAR encontraremos: desbaste de sólidos, desarenador, desengrasador, decantación primaria y lagunaje anaerobio.
Los tanques de sedimentación desempeñan un papel vital a la hora de separar sólidos de líquidos. En la etapa de sedimentación primaria, los sólidos que quedan después de los procesos de pantalla descienden lentamente hasta el fondo del tanque. Allí forman un lodo que se puede eliminar y desechar.
Este proceso se lleva a cabo en tanques de sedimentación primaria, donde el agua fluye lentamente permitiendo que los sólidos más densos se asienten en el fondo mientras que los materiales más livianos flotan en la superficie.
Uno de los principales objetivos del tratamiento primario es reducir la cantidad de sólidos suspendidos presentes en el agua residual. Además de la reducción de sólidos suspendidos, el tratamiento primario también se enfoca en la separación de materiales sedimentables presentes en el agua residual.
También es posible añadir sustancias químicas durante este proceso, como coagulantes y floculantes, para mejorar la sedimentación de los sólidos y eliminar fósforo.
4. Tratamiento secundario o biológico
En este momento es cuando entran en juego los microorganismos que nos ayudan a tratar el agua.
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.
Habitualmente, se trata de tratamientos biológicos, que suceden en la línea de agua al tratamiento primario de una EDAR. Su objetivo fundamental es la eliminación de la materia orgánica. Es un tratamiento muy complejo, pero que logra unos rendimientos de eliminación de la materia orgánica de hasta un 90 %.
Fangos activados
El tratamiento más extendido es el de los fangos activados, donde el agua a tratar pasa varios días en un tanque, en condiciones variables de oxígeno (condiciones aerobias, anóxicas y anaerobias) según los requisitos de eliminación requeridos.
También conocido como lodo activado, se trata de un proceso biológico que aprovecha el gran ecosistema de microorganismos presentes naturalmente en las aguas residuales.
Estos digieren los compuestos orgánicos disueltos en el agua, así como cualquier partícula en suspensión que haya pasado por los procesos anteriores.
Los tanques de aireación son el corazón del proceso de tratamiento biológico. 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.
El tiempo de retención en los tanques de aireación es un factor crucial en el tratamiento biológico. El tratamiento biológico ayuda a reducir la carga de contaminantes y mejorar la calidad del agua tratada, descomponiendo los contaminantes orgánicos presentes en el agua residual.
Aireación y sobrepresión
Sin embargo, para que este proceso funcione de forma eficaz, las bacterias necesitan una alta concentración de oxígeno en el depósito.
Una soplante o un compresor introduce un flujo constante de burbujas de aire a través de difusores, lo que aumenta los niveles de oxígeno que necesitan las bacterias para desarrollarse. El movimiento que crean estas burbujas de aire también hace circular el agua para garantizar que el oxígeno se distribuya de forma uniforme.
Los compresores y las soplantes están diseñados para optimizar el caudal de aire dentro de los procesos de tratamiento, especialmente en sistemas de aireación y circulación.
Estos introducen oxígeno en el proceso de lodos activados, el proceso biológico que descompone los contaminantes disueltos en las aguas residuales municipales, y garantizan que se distribuya uniformemente por todo el depósito.
Gracias al control preciso de la sobrepresión, estas soluciones reducen el consumo energético y los requisitos de mantenimiento de la planta de aguas residuales.
La tecnología óptima aumenta la eficiencia de la oxigenación en los tanques de aireación, mejora la eficiencia de separación en los colectores de arena y aumenta la producción de biogás.
Decantación secundaria
Tras el proceso biológico es habitual una segunda decantación, o decantación secundaria, donde las bacterias que han crecido en el proceso anterior se precipiten a la parte inferior del decantador, generando una mezcla de agua y sólidos que son lo que se denomina fango biológico.
A medida que los microbios se comen, se multiplican y forman grandes colonias que, posteriormente, se pueden filtrar en el depósito de sedimentación secundario para absorber los sólidos.
5. Tratamiento terciario o avanzado
Durante el tratamiento terciario o químico se busca aumentar la calidad final del agua para poder devolverla al medio ambiente (mar, ríos, lagos y demás cuencas hidrográficas) y, en algunos casos, emplearla para la actividad humana.
Los tratamientos terciarios, además de lograr una disminución de sólidos en suspensión y materia orgánica residual, su gran aporte en la eliminación de agentes patógenos.
Este tratamiento disminuye notablemente los coliformes fecales y los coliformes totales. Esta recomendado para reutilizar el agua para el riego de jardines públicos sin causar ningún riesgo a la salud humana.
Los tratamientos terciarios, también se les conocen como tratamientos avanzados. El tratamiento terciario requiere un influente de cierta calidad, por eso, se ubica posteriormente al tratamiento secundario.
El agua ya se ha tratado, pero aún puede contener una pequeña cantidad de patógenos y bacterias nocivos. Como resultado, muchas plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen un proceso de desinfección para obtener un agua que se puede reintroducir de forma segura en los suministros públicos de agua o en los ecosistemas acuáticos sensibles.
Desinfección
La desinfección es el proceso destinado a la eliminación de bacterias y virus presente en el agua.
La concentración de bacterias como parte del tratamiento biológico, exige la necesidad de analizar el efluente. Las muestras analizadas nos indican la presencia o ausencia de bacterias antes de verter el agua tratada al cauce.
La cloracion del agua es el tipo de desinfección más común y económico. La desinfección con ozono y UV también está ganando popularidad.
El agua puede someterse a un tratamiento ultravioleta o mezclarse con cloro y, posteriormente, declorinarse. A continuación, se puede devolver al suministro.
La ozonización es otro método de desinfección ampliamente utilizado en plantas de tratamiento de aguas residuales.
Tecnologías avanzadas de depuración
Oxidación avanzada
Este proceso implica la utilización de tecnologías que permiten una mayor eliminación de contaminantes presentes en el agua residual mediante reacciones químicas avanzadas.
Sistemas MBR
Los MBR (Membrane Bioreactor) son sistemas empleados en el tratamiento biológico. Combinan procesos biológicos con membranas de ultrafiltración.
Tecnología MBBR
Los sistemas MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) son tecnologías de depuración biológica que se destacan por su capacidad para tratar aguas residuales industriales con altas cargas contaminantes. Estos sistemas utilizan biomasa adherida en medios transportadores que se mueven libremente.
Recientemente, se están aplicando nuevos tratamientos avanzados en las EDARs.
Línea de fangos y gestión de residuos
Como subproducto del tratamiento de las aguas residuales se producen ciertos residuos.
La materia sólida que sedimenta después de las etapas de tratamiento primario y secundario se conduce a la línea de fangos. Esta línea de tratamiento trata los fangos y los dirige hacia los digestores.
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 (con aire) o anaerobios (en un tanque cerrado llamado digestor) 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.
Los digestores se calientan a la temperatura adecuada, donde las bacterias logran una gran cantidad reducción de su volumen.
Producción y aprovechamiento del biogás
El biogas en la depuración de aguas residuales se produce con la descomposición de sustancias orgánicas. Es el resultado de la actividad de microorganismos.
Estas sustancias orgánicas complejas son una fuente de alimento para un segundo grupo de bacterias. Estas son las responsables de la producción de metano.
El biogas generado en los procesos de la EDAR es captado.
Estos digieren el lodo para generar un subproducto renovable y sostenible que se puede utilizar para generar energía: biogás, una mezcla de metano y dióxido de carbono.
La sobrepresión desempeña un papel esencial en el tanque de digestión al hacer circular el biogás. A medida que los microorganismos producen biogás, se forman burbujas hasta la parte superior del depósito. Allí se aspira y se comprime mediante un compresor.
La mayor parte se almacena o inyecta posteriormente en la red de gas. Sin embargo, una parte del gas se calienta y se vuelve a inyectar en el fondo del depósito, formando burbujas. Estos vuelven a atravesar el lodo y el proceso se repite.
Al hacerlo, el lodo del depósito se mantiene en movimiento constante, lo que garantiza que el calor, los sólidos y las bacterias se distribuyan de manera uniforme. En última instancia, esto mejora la eficiencia del proceso.
La gestión de fangos ha evolucionado hacia conceptos de biorrefinería y valorización energética. Su aprovechamiento permite la generación de biogás para autoconsumo, uso de biosólidos como fertilizantes o la producción de energía eléctrica desde lodos.
Desodorización, control y operación de la planta
La desodorización funciona por tiempo y por calidad del aire. El tiempo se calcula para renovar el volumen total de las salas o depósitos un número de veces determinado a la hora. La calidad del aire se mide a través de sensores que envían las señales al SCADA.
El conocimiento de los procesos es fundamental para llevar a cabo una precisa operación de la EDAR. Los profesionales capacitados para lograr el mayor rendimiento posible de los procesos de una EDAR son ingenieros y licenciados con formación técnica en este campo.
Los avances tecnológicos más prometedores incluyen técnicas de monitoreo con nuevos sensores, dispositivos de telemetría computarizados y herramientas innovadoras de análisis de datos.
En este sentido, es clave la transformación digital como vía para optimizar la gestión de las plantas depuradoras, las redes de saneamiento y el drenaje pluvial.
Tipos de plantas de tratamiento de aguas residuales
Plantas municipales
Estas plantas de tratamiento procesan aguas residuales domésticas, es decir, aguas residuales de hogares y empresas, así como alcantarillados. También pueden aceptar aguas residuales industriales pretratadas.
Las plantas municipales se pueden encontrar en asentamientos de todo el mundo y, por lo general, constan de un mínimo de etapas de tratamiento primario y secundario, la mayoría de las cuales incorporan un tratamiento terciario adicional para purificar el efluente final.
Plantas industriales
Estas plantas se construyen específicamente para tratar las aguas residuales generadas por la industria, como el procesamiento de alimentos y bebidas o la fabricación de productos químicos y farmacéuticos.
Las instalaciones de tratamiento se pueden personalizar para tratar los contaminantes específicos que crea una determinada industria, como eliminar o neutralizar sustancias tóxicas o eliminar materia orgánica.
Plantas agrícolas
Las operaciones agrícolas también producen aguas residuales que no pueden entrar en el sistema municipal sin tratar.
Estas plantas tratan el estiércol animal y el desagüe superficial de los campos, que pueden contaminarse con fertilizantes y pesticidas.
Plantas de tratamiento de lixiviados
Esta planta trata las exigentes aguas residuales de los vertederos.
| Tipo de planta | Agua residual tratada |
|---|---|
| Plantas municipales | Aguas residuales domésticas, de empresas y alcantarillados |
| Plantas industriales | Aguas residuales de procesos industriales |
| Plantas agrícolas | Estiércol animal y desagüe superficial de los campos |
| Plantas de tratamiento de lixiviados | Aguas residuales de los vertederos |
Seis etapas habituales del tratamiento municipal
- Recogida de aguas residuales: Las aguas residuales pasan a través de una red de alcantarillas hasta la planta de tratamiento municipal.
- Tratamiento preliminar: Las pantallas de barras y los colectores de arena separan basura, ramas, arena y grava.
- Tratamiento primario: Los tanques de sedimentación separan los sólidos de los líquidos y generan lodos.
- Tratamiento secundario: Los microorganismos degradan los compuestos orgánicos disueltos y las partículas en suspensión.
- Tratamiento terciario: La desinfección reduce los patógenos y bacterias que permanecen en el agua.
- Tratamiento de lodos: Los lodos se espesan, digieren, deshidratan y gestionan según su destino final.
Normativa, sostenibilidad y reutilización
Cumplir con la normativa vigente. Las leyes y regulaciones ambientales exigen un tratamiento adecuado de las aguas residuales industriales antes de ser devolverlas al medioambiente o reutilizarlas.
La Directiva (UE) 2024/3019, aprobada en noviembre de 2024, actualiza la Directiva 91/271/CEE y entró en vigor en enero de 2025. Esta nueva directiva introduce obligaciones nuevas sobre tratamientos, requisitos de eliminación de contaminantes emergentes, objetivos de neutralidad energética y eficiencia, y plazos para transposición a la legislación nacional (hasta julio de 2027).
La normativa europea impulsa que las EDAR avancen hacia la neutralidad energética, con auditorías periódicas y uso de energías renovables (biogás, solar).
Ser más sostenibles.
Ahorrar dinero. Al depurar las aguas residuales de sus propios procesos, las empresas reducen la inversión en recursos hídricos y tratamientos externos, algo que supone un importante ahorro de dinero.
Aumentar la eficiencia.
En España, Idrica aporta su tecnología GoAigua en distintas EDAR para aprovechar de forma eficiente el agua resultante, con el fin de reutilizarla en la agricultura.
Además, detrás de estas soluciones (que no desperdician agua, a diferencia de las soluciones de osmosis) está la experiencia de Global Omnium y la tecnología de BRITTA, que hacen posible un agua de sabor perfecto que no elimina la calidad y salubridad con la que sale del grifo de tu cocina.
Depuración de aguas residuales
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