aguas

El agua es un recurso natural renovable indispensable para la vida, es una sustancia abundante en nuestro planeta. Sin embargo, sólo una pequeña cantidad es agua dulce y se puede utilizar para cubrir directamente las necesidades humanas básicas.

El agua se contamina debido a procesos naturales y a procesos antrópicos, es decir, como consecuencia de las actividades humanas. Entre las fuentes naturales de su contaminación se tienen la erosión de suelos (sólidos suspendidos y disueltos), erupción de volcanes (cenizas), sustancias en la corteza terrestre (mercurio) y la descomposición de materia orgánica como hojas. Entre las fuentes de contaminación de origen humano se encuentran la agricultura, la ganadería, la industria y los usos domésticos.

Las aguas residuales son aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos municipales, industriales, comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios, incluyendo fraccionamientos y en general cualquier otro uso, así como las mezclas de ellas. Entre los compuestos y parámetros que se presentan en estas descargas se encuentran los contaminantes básicos como grasas y aceites, materia flotante, sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales, demanda bioquímica de oxígeno 5, nitrógeno total, fósforo total, temperatura y pH.

Las aguas residuales también pueden contener contaminantes patógenos y parasitarios, es decir, microorganismos, quistes y huevos de parásitos los cuales representan un riesgo a la salud humana, flora o fauna.

Al llegar a una planta de tratamiento el agua residual se somete a varias operaciones y procesos para eliminar diferentes tipos de contaminantes, figura 1. El número y tipo de tratamientos depende del grado de contaminación de las aguas y del cuerpo receptor donde éstas se descargarán.

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En los pretratamientos se eliminan materiales gruesos, arenas y grasas mediante diferentes operaciones, como desbaste, dilaceración, tamizado, desarenado y desengrasado.

El desbaste se utiliza para quitar elementos voluminosos que son arrastrados por el agua y que se pueden separar manualmente o mediante rejas y rejillas. La dilaceración consiste en despedazar elementos gruesos, como pedazos de tela desechados. El tamizado se emplea para retirar partículas con tamaños entre 0.25 y 2 milímetros. El desarenado se aplica para quitar arenas de hasta 200 micras. El desengrasado se usa para separar componentes (grasas) que flotan en el agua.

En el tratamiento primario se aplican tratamientos convencionales (operaciones como sedimentación, flotación, filtración y decantación) para remover contaminantes básicos presentes en las aguas residuales (entre ellos materia sedimentable y sólidos suspendidos). En las operaciones predomina la acción de las fuerzas físicas.
La sedimentación se aplica para eliminar sólidos sedimentables, las partículas se separan del líquido por la acción de la gravedad. La flotación se utiliza para separar sólidos en suspensión, los cuales tienen diferente densidad. La filtración se utiliza para separar sólidos insolubles de una suspensión haciéndola pasar por un medio poroso llamado filtro. La decantación se utiliza para separar un líquido de un sólido sedimentado o dos líquidos que no se mezclan y que tienen diferente densidad.

El tratamiento secundario consiste en eliminar la materia orgánica (disuelta o coloidal) que no se eliminó en las etapas previas, mediante procesos biológicos. El tratamiento biológico convencional se enfoca, principalmente, en eliminar sólidos en suspensión y compuestos orgánicos biodegradables. La degradación de estos contaminantes se realiza mediante bacterias; cuando se efectúa en presencia de oxígeno se conoce como proceso aerobio, y en el caso contrario se denomina proceso anaerobio. En ambos procesos los microorganismos pueden estar fijos o suspendidos; en el primer caso las bacterias se adhieren a un soporte, el agua residual entra en contacto con los microorganismos y éstos emplean la materia orgánica soluble en su metabolismo; en el segundo caso las bacterias en suspensión se mantienen en el seno del fluido, al igual que la materia orgánica a la cual utilizan como fuente de energía.

Entre los procesos aerobios soportados se encuentran los filtros percoladores y los biodiscos, mientras que entre los aerobios suspendidos se encuentran los procesos de lodos activados. El oxígeno requerido por las bacterias se suministra mediante turbinas o compresores.

Entre los procesos anaerobios más utilizados se encuentran la digestión anaerobia, que utiliza bacterias en suspensión, y los filtros anaerobios en los cuales los microorganismos están adheridos a un soporte, en los cuales la materia orgánica es transformada por los microorganismos produciendo principalmente metano y dióxido de carbono.

Las aguas residuales se pueden tratar mediante diversos procesos químicos, como la neutralización ácido-base, la precipitación y la oxidación-reducción. En algunas ocasiones los procesos químicos deben anteceder a los procesos biológicos; por ejemplo, las aguas residuales ácidas o alcalinas se deben neutralizar para que las bacterias puedan desarrollarse. Posterior al tratamiento biológico, el agua residual pasa a los decantadores secundarios donde se agregan floculantes para precipitar la materia orgánica; en esta etapa se emplean operaciones de flotación para separar coloides y emulsiones mediante arrastre con aire con el fin de llevar las sustancias suspendidas a la superficie. La materia orgánica se puede oxidar con oxígeno disuelto a altas temperaturas y presiones, o con ozono o peróxido de hidrógeno.

El tratamiento terciario se emplea para eliminar contaminantes especiales, como los compuestos tóxicos, nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, sólidos suspendidos y sustancias disueltas remanentes. Además, este tratamiento se utiliza para eliminar microorganismos patógenos mediante cloración, ozonización y rayos ultravioleta, entre otros. Se aplica para lograr una calidad adecuada del efluente, permitiendo así efectuar su descarga en el cuerpo receptor. En la figura 2 se resumen los diferentes tipos de tratamiento que se utilizan en la eliminación de contaminantes presentes en las aguas residuales.

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Los procesos avanzados de oxidación (PAO), que se pueden incluir dentro del tratamiento terciario, se emplean para transformar moléculas orgánicas complejas en otras de estructura más sencilla mediante la reacción con radicales hidroxilo (•OH), especies con gran poder oxidante. En estos procesos el radical hidroxilo se puede generar por medios fotoquímicos o con otras formas de energía, motivo por el cual se clasifican en fotoquímicos y no fotoquímicos.

Los fotoquímicos incluyen, entre otros, los siguientes elementos: reacción foto-Fenton, UV/H2O2, UV/O3 y fotocatálisis heterogénea. Por su parte, los no fotoquímicos comprenden: ozonización en medio alcalino, reacción Fenton, oxidación electroquímica, descarga electrohidráulica-ultrasonido, ozonización con peróxido de hidrógeno (O3/H2O2) y plasma no térmico.

Los materiales sólidos y semisólidos removidos de las aguas residuales en las plantas de tratamiento se conocen como lodos. Los residuos orgánicos del tratamiento primario y secundario componen la mayor parte de los lodos [6], los cuales también tienen que ser tratados y dispuestos en forma adecuada.

Debido a la importancia de la generación de conocimiento en el tratamiento de agua residual en la Escuela de Estudios Superiores de Xalostoc, perteneciente a la UAEM, se realiza experimentación, por parte de los autores, en sistemas de tratamiento en serie y paralelo de agua contaminada; logrando a la fecha resultados favorables en la degradación de contaminantes orgánicos de origen textil presentes en agua.


Dr. Esteban Montiel Palacios / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.,
Dra. Josefina Vergara Sánchez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.,
Dr. César Torres Segundo / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Escuela de Estudios Superiores de Xalostoc, Universidad Autónoma del Estado de Morelos.