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Tratamiento de Aguas Cloacales

Ruben Ramirez Ortegaruramirezo@uni.pe

Facultad de Ingeniería CivilUniversidad Nacional de Ingeniería

RESUMEN: El desarrollo de las ciudades y de la vida de sus habitantes está sujeto a condiciones que la hagan posible. Una de estas condiciones es la disponibilidad de agua potable que satisfaga las necesidades humanas. Sin embargo, el crecimiento vegetativo y el cambio climático han creado un panorama en el que las fuentes de agua ya no cubren las necesidades de muchas ciudades alrededor del mundo y esta realidad se expande año tras año, por ello de los más graves problemas que se avecina en el siglo XXI es la escasez de agua, entendiendo por ello un agua en cantidad y calidad apta para el consumo humano. La transferencia de volúmenes de las zonas con excedentes hídricos a las zonas deficitarias es una solución contemplada en numerosas ocasiones, pero no es la ideal a adoptar ya que la tendencia climática actual, de constantes y bruscas variaciones en cuanto al régimen de precipitaciones, no permite asegurar las transferencias provenientes de la cuenca cedente. Desalar es eliminar o reducir las sales contenidas en el agua, pero este proceso que a la fecha de hoy nos parece tan sencillo ha evolucionado sustancialmente en las tres últimas décadas. La desalación se venía practicando en Oriente Medio a unos costes elevadísimos, porque era la única forma de suministrar agua a la población de aquellas áridas tierras, y las tecnologías utilizadas consistían en evaporar el agua con sales para luego recoger los vapores desprendidos y condensarlos. Pero producir ese vapor era caro y se empezó a asociar la desalación con la producción de energía eléctrica, que también se necesitaba en importantes cantidades en aquellos países.

PALABRAS CLAVE: Desalinización de agua de mar, Ósmosis Inversa, Electrodiálisis, Evaporación Multi-etapas Flash (MSF).

Seawater Desalination

ABSTRACTThe development of cities and the lives of its inhabitants is subject to conditions that make this possible. One such condition is the availability of potable water that meets human needs. However, vegetative growth and climate change have created a scenario in which water sources no longer meet the needs of many cities around the world and this year actually expands after year, so the most serious problems it looming in the XXI century is water scarcity, therefore an understanding water quantity and quality fit for human consumption. The transfer volumes from areas with surplus water to deficit areas is a solution provided on numerous occasions, but it is not ideal to take as the current climate trend, constant and abrupt variations in the rainfall does not allow ensure transfers from the donor basin. Desalting is to eliminate or reduce the salts contained in the water, but this process to date today seems so simple has evolved substantially over the past three decades. Desalination been practiced in the Middle East about high costs, because it was the only way of supplying water to the population of those arid lands, and the technologies used were to evaporate the water with salt and then collect and condense vapors given off. But producing steam that was expensive and became associated with desalination electricity production, which is also needed in large quantities in those countries.

Key words: Sea water desalinization, Inverse Osmosis, Electrodialysis, Multi-Stages Flash Evaporation (MSF).

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3 DESCRIPCION DE LA SOLUCION

3.1 PROCESOS Y METODOS

3.1.1 PANTANOS ARTIFICIALES

La construcción del pantano artificial requiere de baja inversión económica, su operación es casi automática y no utiliza energía eléctrica, salvo para trasladar las aguas residuales desde el cárcamo hasta el digestor cuando el terreno se ubica en una cima superior a la línea de drenaje, en caso contrario no se requiere y es la energía solar la principal fuente tras la fuerza motriz de los pantanos construidos: las plantas del pantano.

Estas ventajas son muy notables y convierten a los pantanos artificiales en la gran alternativa ecológica y

económica para el tratamiento de aguas residuales.

Fig. 1

La tecnología de Pantanos Artificiales es adecuada debido a los siguientes factores: 

Eficiencia ecológica, en los sistemas convencionales se requiere de cuatro kilos de carbón para producir energía requerida para extraer un kilo de carbón del agua negra, un proceso inherentemente ineficiente en términos ecológicos, pero avalados por el sistema económico que no toma en cuenta el daño al planeta antes de despachar energía basada en combustibles fósiles como el petróleo, gas, y el carbón, insumos principales de la energía eléctrica. En cambio los pantanos tienen un balance de carbono altamente positivo.  

Bajos costos de diseño, construcción, operación, mantenimiento y reparación, ya que representa el 10% o 20% de los sistemas convencionales.

Disponibilidad de recursos materiales propios de la región, para la instalación. Recarga y renovación de cuerpos de agua. Ampliación del hábitat y biodiversidad.

Los mecanismos de tratamiento incluyen: sedimentación, precipitación, absorción e interacción microbial entre los elementos de las aguas residuales y las plantas sembradas.

Las ventajas que ofrecen aunado a los costos de operación y mantenimiento bajos los convierten en la alternativa económica y ecológica para dar tratamiento a las aguas residuales.

Tabla 1. Costos de inversiony operación para diversos procesos de tratamineto

3.1.2 LODOS ACTIVADOS

La mayoría de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) han optado por métodos convencionales de tratamiento, en particular por el de lodos activados que requiere de un uso intensivo de productos químicos y de energía en el proceso, genera emisiones de contaminantes al aire y tiene como residuo grandes cantidades de lodos tóxicos para los que no se tienen sitios seguros de disposición final.

Tabla 2. Principales procesos de Tratamiento de aguas residuales

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3.1.3 SISTEMAS ANAEROBICOS

Los Sistemas Anaeróbicos tienen la ventaja de no requerir aireación, por lo que la demanda de energía es mucho menor y no requiere de mano de obra calificada, ambos insumos son el mayor impacto en la operación de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Los Reactores Anaerobios Híbridos de Flujo Ascendente Aita® consiguen 2 funciones en una sola estructura, un filtro anaeróbico y un reactor de flujo ascendente.

3.1.4 SISTEMAS AEROBICOS

Los Sistemas Aeróbicos requieren un gran gasto de energía para asegurar que las bacterias tengan los niveles adecuados de oxigenación a pesar de las altas cargas orgánicas. Lo anterior causa que los costos de operación de estas plantas sean muy elevados.

Por lo anterior las Plantas de Tratamiento con procesos anaeróbicos tienen ventajas importantes sobre las plantas con procesos aeróbicos:

Baja producción de lodos (10% con respecto a los lodos activados)

Lodos estabilizados listos para usarse como mejoradores de suelo.

Bajo o nulo requerimiento energético.

No se necesita adicionar nutrientes.

Producción energética (Biogás que se puede convertir a energía eléctrica).

Altas cargas de trabajo que reducen el volumen de los tanques y requerimientos de espacio.

Operación muy sencilla y económica.

Arranque muy rápido con previa inoculación.

Pulimento del efluente tratado por medio de humedales (Ciénega) y/o Biofiltros para mejorar la calidad del efluente.

Sin Malos Olores.

Pueden Operar por Gravedad (sin Gastar Energía Eléctrica).

4 RESULTADOS

La tecnología más comúnmente utilizada para el tratamiento de las aguas residuales municipales es la de lodos activados. En este proceso, se tiene una corriente de recirculación de lodo de los sedimentadores secundarios hacia el reactor biológico para mantener una concentración deseada de biomasa.

El tipo de tecnología a utilizar en cada planta de tratamiento, dependerá de muchos factores como el tamaño, la calidad deseada y los costos.

Como resultado de la remoción de contaminantes, en los procesos de tratamiento se producen diferentes subproductos, siendo el más importante los lodos. Los lodos provienen de las etapas de tratamiento primario y tratamiento secundario, y sus características dependen del proceso donde se originaron y del tratamiento que han recibido. El volumen y masa de éstos también depende del proceso donde se produjeron.

5 CONCLUSIONES

Los lodos generados en las plantas de tratamiento presentan varios problemas debido a su naturaleza y al tratamiento que requieren antes de poder disponerlos.

Aunque el tratamiento de los lodos es costoso, si éste es el adecuado, se pueden obtener varios beneficios tanto económicos como para la población en general.

Al tratar los lodos en un digestor anaeróbico, se produce biogás que a su vez se puede utilizar para generación de energía eléctrica y calorífica. La energía calorífica se utiliza para calentar el digestor mientras que la eléctrica se usa para cubrir parcial o totalmente las necesidades de la PTAR.

Además de este beneficio, los lodos digeridos pueden ser utilizados en la agricultura como mejoradores de suelo y/o para sustituir los fertilizantes químicos.

Los biosólidos proporcionan los nutrientes que requieren las plantas para su crecimiento además que mejoran las características del suelo como su capacidad de absorción de agua. Se han tenido varias experiencias exitosas con el aprovechamiento de los lodos, sin embargo, aún hace falta avanzar más en este terreno para sacar todos los beneficios posibles.

Para lograr estos objetivos, se recomienda iniciar con el aprovechamiento de lodos también en plantas medianas, con capacidades desde los 200 l/s hasta 1,000 l/s. Adicionalmente los biosólidos (lodos estabilizados) pueden ser usados para acelerar la restauración ecológica de terrenos afectados por incendios forestales y para rellenar huecos formados por

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bancos de materiales, acelerando su restauración paisajística y permitiendo su uso posterior.

6 BIBLIOGRAFIA

[1] Romero Rojas, Jairo A. “Lagunas de estabilización de aguas residuales”. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 1994 ISBN 958 8060 50 8

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