9.7: Tratamiento avanzado de aguas residuales y reciclaje

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 70191

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

El tratamiento avanzado o terciario del agua se aplica al efluente de las instalaciones secundarias de tratamiento de aguas residuales. Dicho tratamiento es cada vez más común en parte porque el agua del tratamiento secundario a menudo contiene suficiente DBO para causar problemas en la recepción de las aguas y contiene niveles excesivos de nutrientes de algas, especialmente fosfato, lo que da como resultado un crecimiento excesivo de algas y eutrofización, condición en la que las algas la biomasa se acumula en exceso, luego se descompone y agota el agua de oxígeno disuelto. La otra razón para el tratamiento avanzado de aguas residuales es que las aguas residuales pueden ser una fuente de agua fácilmente disponible que es potencialmente más fácil de llevar a los estándares de agua potable en comparación con el agua de mar o el agua subterránea salobre. Una barrera importante para completar la reutilización del agua es la oposición pública a la idea de usar agua que alguna vez fue alcantarillado aunque eso es exactamente lo que se hace en los casos en que las ciudades extraen sus suministros de agua de ríos aguas abajo de donde otras ciudades han descargado aguas residuales tratadas.

Figura 9.7. Una instalación de tratamiento de aguas residuales de lodo activado

La mayoría de los procesos de tratamiento de agua discutidos hasta ahora en este capítulo pueden ser utilizados para el tratamiento avanzado de aguas residuales. Los dos principales contaminantes que deben eliminarse de dicha agua son los orgánicos, incluidos los DBO y las sales, incluidos los iones nutritivos de algas que contienen fósforo o nitrógeno. También son preocupantes los patógenos, incluidos los virus y los desechos farmacéuticos y sus subproductos. Gran parte de la DBO está en forma de sólidos suspendidos residuales que se pueden eliminar mediante procesos de filtración. La filtración sobre lechos de arena se ha utilizado durante mucho tiempo para purificar el agua. Más recientemente, la filtración con membranas que eliminan partículas extremadamente pequeñas se ha vuelto mucho más popular. La nanofiltración a través de membranas con poros de 0.1—5 nanómetros (nm) de tamaño puede incluso eliminar virus del agua, un paso que es muy importante para reciclar el agua de fuentes de aguas residuales. Los filtros con poros aún más pequeños se utilizan para el tratamiento de ósmosis inversa del agua (Figura 9.8) que elimina iones salinos incluyendo nutrientes de algas con una membrana semipermeable que atrae agua pura pero rechaza iones. La ósmosis inversa produce un producto de salmuera concentrada que requiere eliminación.

Figura 9.8. Un sistema de ósmosis inversa para la eliminación de iones y otras impurezas del agua. Los procesos de filtración por membrana que emplean filtros con poros más grandes se utilizan para eliminar una variedad de contaminantes del agua.

La Figura 9.9 muestra un sistema de reutilización de agua capaz de producir agua potable a partir de aguas residuales. Ilustra los principales tipos de procesos de tratamiento que se pueden emplear y las aplicaciones del producto de agua. Al tomar efluentes de una planta secundaria de tratamiento de aguas residuales, este sistema aprovecha la capacidad inherente de la naturaleza para purificar el agua al colocar primero el agua en un humedal construido. Las plantas y las algas crecen profusamente en el efluente de aguas residuales rico en nutrientes, y su biomasa se puede cosechar para la producción de energía. El agua de los humedales puede filtrarse en acuíferos subterráneos o incluso puede bombearse a acuíferos donde el contacto con formaciones minerales purifica aún más el agua. El agua que sale de los humedales se puede utilizar sin tratamiento adicional para riego u otras aplicaciones no potables, como el agua de refrigeración. Para usos domésticos o de otro tipo que requieran un producto de mayor pureza, el agua se puede tratar con carbón activado para eliminar los orgánicos y someterse a procesos de filtración por membrana para eliminar pequeños contaminantes particulados y algunos tipos de solutos y patógenos de moléculas grandes, incluido el virus. Para eliminar las sales disueltas, se puede emplear ósmosis inversa. La irradiación ultravioleta del agua se puede utilizar para destruir los productos farmacéuticos y sus metabolitos. El producto final de agua se puede introducir en un sistema de agua municipal.

El Sistema de Reposición de Agua Subterránea de 275 millones de litros diarios del Distrito de Agua del Condado de Orange en el sur de California, que costó 481 millones de dólares y entró en funcionamiento a fines de 2007, es la planta de agua más grande del mundo diseñada para producir agua potable de calidad a partir de efluentes de aguas El agua de este sistema no se utiliza actualmente para el suministro municipal de agua sino que se bombea a acuíferos subterráneos para servir como futura fuente de agua potable y para evitar la infiltración de agua salina del océano en los acuíferos. Se espera que la operación de esta planta sirva como modelo para plantas similares en todo el mundo.