El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o reuso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables.
Las aguas negras son las que han sido contaminadas con desechos orgánicos humanos o animales. También se las conoce como aguas residuales o servidas, aunque es usual utilizar el primer término para las provenientes de procesos industriales y el segundo para las generadas por los usos domésticos.
Desde sus inicios, la humanidad ha tratado de crear sistemas adecuados para su tratamiento y disposición, de lo que dan testimonio, las ruinas de los grandes alcantarillados.
La protección del medioambiente y de la salud pública son dos de los factores más significativos para que en la actualidad se brinde mucha atención a la búsqueda de nuevas y más eficientes tecnologías en el tratamiento de las aguas negras, aunque desdichadamente, de acuerdo con el Banco Mundial, más de 300 millones de habitantes de ciudades en Latinoamérica producen 225 000 toneladas de residuos sólidos cada día, pero menos del 5% de las aguas de alcantarillado reciben tratamiento.
Esto hace que las aguas negras sean, por lo general, vertidas en las aguas superficiales, lo que crea un riesgo para la salud humana, la de los animales y la ecología. En nuestra región, muchas corrientes son receptoras de descargas directas de residuos domésticos e industriales.
Las aguas residuales pueden ser tratadas en el sitio donde son generadas, mediante tanques o fosas sépticas; o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías, y eventualmente bombas, a una planta de tratamiento municipal.
Ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos especiales, por lo que deben ser separados para su posterior tratamiento.
Las regulaciones y controles locales o estatales no han sido suficientes para establecer planes integrales de construcción de sistemas de recolección y plantas de tratamiento, los que permitirían la disminución de peligros para la salud pública, la mejora de la calidad y de los usos de las aguas receptoras y la reutilización del efluente tratado y los fangos.
Los tres procesos del tratamiento de las aguas residuales
El tratamiento de las aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, cuyo fin es eliminar los contaminantes presentes en el efluente.
El primer paso es un proceso en el cual se separan los sólidos grandes, mediante un sistema de mallas o su trituración con un equipo especial. Posteriormente se realiza un desarenado, para separar los sólidos pequeños muy densos, como la arena, a lo que sigue una sedimentación primaria o tratamiento similar, para separar los sólidos suspendidos existentes en el agua residual.
Luego se efectúa un tratamiento que mediante el uso de las bacterias adecuadas convierte progresivamente a la materia biológica disuelta en una masa sólida, que es separada o removida con un proceso de sedimentación secundaria.
Finalmente se pueden aplicar tratamientos químicos adicionales, como desinfección, filtración, etc., lo que genera un efluente final que puede ser reintroducido a un cuerpo de agua natural, como una corriente, río o bahía; o a un terreno superficial, subsuelo, etc.
Los sólidos biológicos segregados pueden necesitar un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización.
Es importante recalcar que toda planta de tratamiento debe generar lodos.
El sistema de tratamiento doméstico
En algunos de los grandes centros urbanos, las aguas negras se recolectan mediante alcantarillados, que las recogen de las descargas individuales de las casas y edificios y las conducen hasta una planta de tratamiento, desde la cual el efluente final se envía a los cuerpos receptores como ríos y océanos.
Pero esto no siempre es posible, por lo que se debe acudir a otros sistemas de tratamiento, como el tanque séptico, que es uno de los más usados en los países latinoamericanos, donde cada familia debe resolver el problema de la disposición de los desechos líquidos que genera su vivienda.
Se trata de una estructura subterránea impermeable que recibe las aguas residuales y servidas, en la cual los sólidos se sedimentan y se separan del líquido, para lograr una digestión limitada de la materia orgánica y almacenar los sólidos, mientras que el líquido clarificado pasa a las fases adicionales de tratamiento y disposición.
El sistema utiliza la capacidad de absorción del suelo, por lo que es necesario que los terrenos donde se ubiquen permitan una buena infiltración del agua.
El sistema de tratamiento doméstico está formado por los aparatos recolectores, fregaderos, pilas, losa sanitaria, etc.; la tubería de conducción, las cajas de registro, el tanque séptico y los drenajes.
Las aguas domésticas viajan por tuberías independientes y pasan por distintas cajas de registro y trampas de grasa, para unirse finalmente en la entrada al tanque séptico, en el cual se realizan sin necesidad de intervención humana los procesos físicos y biológicos que separan los sólidos grandes, que se depositan y sedimentan en el fondo del tanque. Luego, al darse una primera descomposición de la materia, por las condiciones anaerobias y la biodigestión lograda, comienza la segunda etapa del proceso.
Tras pasar por la separación, sedimentación y degradación, las aguas ingresan al drenaje, que las filtra hacia el subsuelo, en el que continúa el tratamiento secundario, por medio de la biodegradación de la materia orgánica disuelta en el efluente del tanque. Este proceso lo realizan por las bacterias adheridas a las piedras.
Planta de tratamiento de lodos activados por aireación extendida.
Por lo general las Fosas sépticas son 1200 litros y drenaje con tubería Drenafort. Se busca que La fosa séptica cumpla con las normativas y requerimientos establecidos por el Ministerio de Salud y el Código de Instalaciones Hidráulicas del Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos de Costa Rica (CFIA), esto siempre debe ser comprobado mediante Análisis de Laboratorios.
Existen empresas que ofrecen servicios para tratamiento de aguas residuales domésticas a través del diseño e instalación de plantas de tratamiento de agua residual, diseño e instalación de trampas de grasa, manejo de lodos, desechos orgánicos y grasas, operación y mantenimiento de sistemas sépticos y PTAR.
Existen Planta de tratamiento de agua residuales de uso doméstico tipo anaeróbicas, es decir, sin presencia de oxígeno; este consiste en un sistema integrado por dos cámaras de funcionamiento independiente, siendo la primera un tanque séptico, con un volumen equivalente al 60%, para precipitación de sólidos y la segunda un filtro anaerobio de flujo ascendente, que corresponde al 40% restante del volumen total.
Otras empresas ofrece varios tipos de soluciones, entre ellas se encuentra el sistema biológico de dos etapas y un sistema básico; su sistema de trabajo consiste en una primera etapa de decantación y la segunda con un bio-filtro, este último trabaja ya sea con flujo ascendente o descendente, su función principal es retener los sólidos flotantes que pasarán de la primera etapa, ambas trabajarán en conjunto con el proceso bacteriológico, la distancia existente y el tiempo que transcurre desde que la descarga ingresa al sistema al que sale permite un tratamiento y sedimentación adecuadas y aptas para su proceso. Estos sistemas pueden acompañarse de bacterias que se vierten en la descarga del sanitario y que ayudan al proceso de tratamiento de las aguas negras.
Otras empresas, propone tratamientos biológicos aerobios, en los cuales los microorganismos degradan la materia orgánica presente en el agua residual, hasta su forma más simple (dióxido de carbono), en presencia de oxígeno molecular libre. El sistema más utilizado es el Tratamiento de Lodos Activados del cual se ofrece el diseño, equipamiento, la instalación y el mantenimiento, al igual que el suministro de los repuestos y accesorios necesarios.
Los sistemas de tratamiento de lodos activados manejados correctamente evitan daños y contaminación en los cuerpos de agua receptores, no generan malos olores, por lo que pueden colocarse cerca de casas, oficinas, colegios, etc. y producen poco volumen de lodos que permiten su fácil disposición, incluso para hacer compost y/o abono. Adicionalmente, por su versatilidad de instalación pueden optimizarse los espacios destinados a este tratamiento.
Para que este sistema tenga una mayor eficiencia y rendimiento, debe brindar microorganismos aerobios, que son responsables de la degradación de la materia orgánica, además de tener que brindar la mayor cantidad de oxígeno disuelto con la menor cantidad de energía eléctrica introducida. En otras palabras, aquella en que se obtiene el valor mayor de la relación de kg de oxígeno por kilowatts hora.
Los factores determinantes para el buen rendimiento del sistema son:
Un correcto diseño técnico inicial, analizando no sólo los costos tomando en cuenta las cargas que recibe actualmente, sino los incrementos de estas cargas, si se proyecta alguna ampliación o crecimiento a corto plazo y, la debida clasificación, selección y separación de los desechos que terminarán en el sistema de tratamiento de aguas residuales, por lo que se debe tener plena conciencia de que el sistema no debe manejarse como un basurero y evitar la disposición en él, de sustancias que maten a los microorganismos que realizan la labor de degradación de la materia orgánica o afecten su actividad.
Características del tanque séptico
Cada una de las zonas del tanque cumple una función importante. La del fondo es la de almacenamiento, en la que se acumulan los sólidos o lodos; en la intermedia se realiza la sedimentación, en la cual se ubican los líquidos con materia orgánica disuelta; como las grasas o natas y, por último, hay un espacio libre para los gases que produce el proceso anaerobio de descomposición de la materia.
El buen funcionamiento de los tanques sépticos depende de que se sigan los principios básicos de la sedimentación, por lo que se debe guardar una relación de uno a tres entre el ancho y la longitud de la unidad, una profundidad mínima de 1,00 m y la tubería de salida debe estar 7 cm por debajo de la de entrada.
Es recomendable la colocación de dos registros en tubería de PVC de 100 mm de diámetro, en la losa superior, sobre las T de entrada y salida de líquidos, los que deben contar con tapones de PVC roscables. En la losa superior es conveniente colocar registros para facilitar las labores de limpieza, con dimensiones no menores a 40 x 60 cm, construidos con rebordes sobre la losa y el sello sanitario.
Su estructura debe ser impermeable, resistente a la acidez y al ataque de los sulfatos presentes en las aguas bajo tratamiento; hermética, para facilitar el desarrollo completo del proceso anaerobio, y tener un apropiado sistema de salida de gases hacia la línea de ventilación de la vivienda o a la zona de drenajes.
En el mercado se encuentran diferentes tipos de tanques sépticos, elaborados con materiales que cumplen con las características anteriormente descritas.
El diseño normalmente utilizado en las viviendas unifamiliares es el de mampostería de bloques de concreto revestida con un repello cementicio, lo que ofrece la ventaja de que al ser construido con los mismos materiales y la mano de obra con que se cuenta, sus dimensiones se pueden ajustar a la capacidad necesaria y son de fácil limpieza. Sin embargo, tiene algunas desventajas como que su tiempo de construcción es mayor y es menos impermeable que otros tipos de tanque.
Los tanques prefabricados en concreto, PVC o fibra de vidrio tienen como mayor ventaja su menor tiempo de instalación y una mejor eficiencia técnica sanitaria, ya que el control en fábrica soluciona los errores del proceso constructivo, tales como fugas, pérdida de tiempo, etc.
Se deben realizar inspecciones periódicas, para establecer el nivel de los lodos, lo que permitirá determinar el momento en que es necesario limpiar el tanque.
Existen empresas en Guatemala que ofrecen para este problema, plantas de tratamiento aeróbico, en las cuales se incorpora algún sistema de aireación y mezcla que suple de oxígeno al agua en tratamiento. Debido a la disponibilidad de oxígeno en esta agua, la biomasa que se desarrolla (bacterias en gran cantidad) utilizan este oxígeno disuelto para sus procesos de degradación de las aguas servidas, degradando todos los contaminantes del agua y obteniendo como subproductos agua y dióxido de carbono. Esto hace mucha diferencia si se compara con un proceso anaerobio, del cual se obtienen subproductos tales como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos y otros, los cuales se caracterizan por su mal olor y algunos por su corrosividad y combustibilidad. Por el contrario, el agua y dióxido de carbono producido en los procesos aeróbicos, no producen mal olor, por lo cual son ideales para sistemas de casas o condominios donde el espacio es limitado. Además de ello, el proceso aeróbico tiene alcances de tratamiento mucho mayores que un proceso anaerobio por sí solo, removiendo el nivel de los parámetros de DBO (Demanda Biológica de Oxígeno) y de SS (Sólidos en Suspensión) en un rango que va del 85 al 94%. Un sistema anaerobio puede disminuir estos niveles sólo en el orden de un 60% o menos. El efluente de la planta de tratamiento aeróbica es un agua clara, de olor neutro, con un mínimo de sólidos en suspensión y reutilizable para riego de jardines o áreas verdes. Esto último no es posible la mayoría de las veces con sistemas anaeróbicos, debido a las características físicas y de olor del efluente obtenido en estos. Normalmente, los efluentes obtenidos en estos sistemas deben disponerse exclusivamente en pozos de absorción, por estos problemas.
Los equipos son automáticos y bastante autosuficientes. Para instalaciones de una sola residencia, se estima que un bombeo de lodos de sus cámaras es necesario cada 3 años. Esto remueve sólidos inertes, tales como arenas y abrasivos, normalmente incluidos en las formulaciones de detergentes y agentes limpiadores. Para plantas de mayor capacidad, por ejemplo de 15, 30, 75 residencias, se recomienda una extracción de lodos semestral o anual, para remover el exceso de biomasa y los insolubles y cenizas que pueda tener la planta en el fondo y que pueden desmejorar la calidad del efluente tratado.
Por lo tanto, en cuanto a los principales beneficios que los sistemas aerobios le causan al ambiente, se pueden enumerar los siguientes:
No hay producción de malos olores durante la depuración del agua residual.
El agua se puede disponer o desechar con mayor facilidad, ya que es totalmente inocua. Pueden descargarse a cuerpos de agua (previa desinfección), o bien, si se van a utilizar pozos de absorción, estos tienen una vida útil por mucho mayor, que si se utiliza sólo una fosa séptica, ya que el agua es completamente inocua y libre de sólidos, grasas y sedimentos que pueden impermeabilizar las paredes del pozo y que usualmente son la razón de que los pozos de absorción dejen de funcionar y deban construirse otros.
Se puede reutilizar el agua para riego de áreas verdes o bien para otros propósitos específicos, como recarga de inodoros o mingitorios.
Los drenajes
Están compuestos por zanjas que se excavan en el terreno, a las que se rellena con grava gruesa, con tamaños de entre 7 y 10 centímetros, ya que aportan una mayor superficie de contacto y menos vacíos que la piedra bruta o de gran tamaño. Sobre ella se coloca la tubería porosa que se conecta a la salida del tanque séptico. Finalmente, sobre la tubería se coloca grava en graduaciones más finas.
Es importante indicar que los drenajes, por su interacción con los rayos solares, no se deben recubrir con plástico.
Para determinar si el sitio escogido para colocarlo es apto, se debe realizar una prueba de infiltración, mediante mediciones o lecturas directas de la velocidad con que se infiltra el agua en el terreno. Sus resultados permiten calcular las dimensiones del drenaje, como su longitud, sección transversal de zanjas o profundidad y diámetro de los pozos de absorción.
Es importante que la excavación de las zanjas no perturbe las condiciones naturales de absorción del terreno, por lo que se deben tener cuidados especiales para evitar que por fricción se sellen la superficie del fondo y paredes de la zanja. Para ello es aconsejable, antes de colocar la grava, rastrillar la superficie de la zanja a una profundidad aproximada de 2,5 cm.
Si el suelo es muy arcilloso, en la última capa del relleno se debe colocar una mezcla de este con arena.
Una alternativa a los drenajes, cuando las condiciones del terreno no permiten su uso, son los pozos de absorción. En una excavación, por lo general de forma cilíndrica, de 1 m de diámetro o más, con profundidades mayores a los 3 m, se levanta una estructura interna con bloques de concreto, ladrillo o alcantarillas, a la que se coloca piedra quebrada en el fondo y en el espacio que se genera entre la pared de la excavación y la estructura.
El área de filtración que determina las dimensiones del pozo de absorción es la que forman las paredes del pozo, hacia abajo del nivel del tubo de entrada de los líquidos, sin incluir su fondo o piso ni las paredes de los estratos intermedios.
Los tanques sépticos comunes alcanzan a disminuir la demanda biológica de oxígeno (DBO) del efluente en un 40%. Estas plantas entregan el líquido tratado con un DBO del 5%, lo que implica una disminución del 95%. En consecuencia, el ambiente se beneficia con un efluente resultante no contaminante, que al poder reusarse, por ejemplo en riego, disminuye el consumo de agua potable en usos donde esa condición no es necesaria.
Un aprovechamiento óptimo del sistema implica utilizar los líquidos ya tratados y clorados en otros usos, evitando el consumo de mayor cantidad de agua potable, diseñando tuberías de retorno a servicios sanitarios (inodoros y mingitorios) y riego.
Mantenimiento
La limpieza y mantenimiento de un sistema séptico y trampas de grasa no es un gasto es una inversión. Un tanque séptico que no tiene mantenimiento, no protege por mucho tiempo los campos de absorción hasta llegar a un punto que el sistema falla por completo y la única solución es reemplazarlo por otro sistema nuevo.
Por esto, se recomienda realizar una succión por lo menos cada 3 años de la fosa séptica en los hogares. Además, succionar por lo menos una vez al mes las trampas de grasa y dar mantenimiento preventivo adecuado con bacterias (Enzimas) a los sistemas sépticos y trampas de grasa.
Una trampa de grasa por igual, si no tiene el debido servicio de mantenimiento, esta no cumplirá su función dejando pasar a las alcantarillas municipales cualquier cantidad de grasas y aceites, provocando atascamiento y malos olores en las tuberías y en el ambiente. Debido a que las trampas de grasa requieren de un bombeo más frecuente se recomienda el uso adecuado de bacterias o enzimas, que degradan y digieren las grasas y los aceites, convirtiéndolos en dióxido de carbono y agua. Estos productos reducen los sólidos de la superficie y el fondo de las trampas de grasas, con lo que mejora el paso del agua por las cañerías y se limita la posibilidad de que se tapen los desagües o se obstruya el sistema. Las bacterias son de naturaleza aeróbica y la velocidad a la cual pueden degradar las grasas y aceites reducirá, también, la posibilidad de que se generen olores desagradables y que éstos emanen de la trampa de grasas, ya sea a su paso por las cañerías o fuera de la trampa, cuando se bombea.
Para asegurarse de la calidad de su planta de tratamiento, y que esta esté cumpliendo con las normativas, es indispensable realizar Análisis de su planta de tratamiento.
En ediciones posteriores entraremos en detalle respecto a cada una de los sistemas de tratamiento.
Es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar, el componente principal de los paneles solares son las células de sicilio. Haciendo una división podemos decir que tenemos dos clases distintas de paneles, para el calentamiento de agua, el cual generalmente es para uso domestico y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.
