Criterios para diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales

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Selección de tecnologías para tratamiento de aguas

Elegir la planta de tratamiento no siempre es la tarea más sencilla, muchas veces no sabemos que tecnología escoger o que parámetros debemos considerar en nuestro diseño. Esto puede ser un grave problema, ya que un mal diseño nos puede llevar a mayores gastos de operación y mantenimiento, además de no solucionar el problema principal.

En este artículo, revisaremos de forma general cuales son los criterios básicos que debo considerar al momento de seleccionar un sistema de tratamiento, y que factores debo analizar para desarrollar mi proyecto de tratamiento de efluentes.

¿Por qué implementar un sistema de tratamiento de aguas residuales?

Muchas veces dejamos de lado esta pregunta tan importante, y es que respondiendo con claridad esto, podemos definir el alcance de nuestro sistema y la calidad de agua tratada que requerimos.

Las principales motivaciones que tienen los tomadores de decisiones al momento de optar la implementación de un sistema de tratamiento son: Necesidad de adecuación a la normativa, y reúso de agua en procesos seleccionados.

Las Plantas de tratamiento de Aguas Residuales ayudarán a cumplir con la calidad de agua tratada según la normativa declarada en un instrumento de gestión ambiental (LMP, VMA, etc), o según los parámetros necesarios para ser reusada en algún proceso.

Problemas típicos en los sistemas de tratamiento de aguas residuales

Una de cada tres plantas de tratamiento de aguas residuales no funciona en el país, y esto se debe a una serie de factores que detallaremos a continuación:

Inadecuados parámetros de diseño:

Es importante definir bien los parámetros de diseño de un sistema de tarentino, ya que el caudal y la carga contaminante de este definirán los procesos necesarios para lograrla calidad de agua requerida. Siempre se recomienda realizar monitoreos compuestos que puedan representar de formar fidedigna el comportamiento del efluente y sus variaciones.

Sobrecostos en mantenimiento y operación:

Si las PTAR no están bien diseñadas, los costos de operación durante el funcionamiento pueden incrementarse para lograr las eficiencias requeridas de tratamiento, además que el mantenimiento puede ser incrementar su frecuencia.

Incapacidad de gestionar lodos:

Todas las PTAR producen lodos, por el simple hecho de que los lodos son los que albergan toda la carga contaminante removida del agua residual durante el tratamiento. Es importante definir la cantidad de lodos y la forma de disponerlos antes del proyecto; ya que esto puede llegar a representar hasta un 60% del costo de operación de una PTAR

No se tiene espacio suficiente:

Sin el espacio suficiente, se puede condicionar al sistema a prescindir de equipos que pueden hacer la diferencia entre una buena y mala calidad del agua. Es importante definir durante el proyecto el área que ocupará la PTAR y dejarla libre para la instalación y montaje de esta.

No se considera pretratamiento adecuado:

El pretratamiento es un proceso sumamente relevante para asegurar la eficiencia de toda la PTAR. Muchas veces los efluentes necesitan algo más que un desarenador y cámara de rejas; se puede optar también por trampas de grasas, tamices estáticos o rotarios, e inclusive sistemas compactos que ayuden a remover todos los componentes que no queremos en nuestro sistema.

Utilizar sistemas prediseñados:

Aunque es una opción que se está volviendo muy frecuente últimamente, es menester recalcar que estos sistemas trabajan con base en un rango de valores en los parámetros de diseños. Cualquier variación que escape de estos valores puede significar fallos en el sistema. Por eso siempre se recomienda tener un sistema diseñado a medida.

Inadecuado tren de tratamiento:

Parte del trabajo de ingeniería y la experiencia de los proveedores es saber seleccionar los equipos y unidas de tratamiento adecuados para remover; sin embargo, es también muy importante saber el orden y los parámetros que estos remueven.

En la siguiente parte ahondaremos más sobre las tecnologías de tratamiento que existen.

Tipos de tratamiento de aguas residuales

Pretratamiento

El pretratamiento de las aguas residuales tiene por objeto remover, reducir o modificar sólidos gruesos, medios y finos, arenas, y en ocasiones grasas y aceites presentes en el agua residual

Tratamiento fisicoquímico (Primario)

Los tratamientos fisicoquímicos de aguas residuales son aquellos que eliminan los sólidos en suspensión presentes en el agua. En los procesos fisicoquímicos clásicos tenemos coagulación (con sulfato de aluminio, cloruro férrico, policloruro de aluminio, etc.) y floculación (con polímeros), sedimentación primaria, flotación por aire disuelto, entre otros

Tratamiento biológico (Secundario)

El tratamiento biológico es utilizado para eliminar los contaminantes que, con el primario, no son posibles de remover; generalmente, dentro de este tipo de contaminantes, se encuentran parte de los coloides, y principalmente toda aquella materia disuelta. Existen diferentes tecnologías para este fin, separadas según su requerimiento de oxígeno.

Aerobias: Lac cuales necesitan de oxígeno, y ente las principales tenemos a los sistemas de lecho móvil (MBBR), de lecho fijo (SAR), de lodos activados (ASR), de lodos por batch (SBR, de membranas (MBR), entre otros.

Anaerobios: Los cuales no necesitan de oxígeno, y entre los principales tenemos: reactores anaerobios de flujo ascendente (UASB/RAFA), reactor anaerobio granular de lecho expandido (EGSB), entre otros.

Tratamientos complementarios (Terciarios)

Los tratamientos complementarios de aguas residuales son procesos adicionales para eliminar contaminantes remanentes, en estado coloidal o suspendido, además de remantes de carga oxidante y microbiana que hayan podido quedar posterior a los tratamientos. Entre los principales tenemos a la filtración, desinfección, ozonización, oxidación avanzada, procesos fotocataliticos, radiación UV, entre otros

Tratamiento de lodos (Deshidratación)

La deshidratación consiste en la reducción del lodo en volumen (húmedo). Esto es necesario antes del espesamiento de los mismos. El líquido de los lodos tiene que drenarse consiguiendo un lodo seco y poroso. Existen diferentes tecnologías para la deshidratación, entre las cuales tenemos: tornillo prensa, filtro prensa, decantadora centrifuga, entre otros.

¿Cómo elegir correctamente un sistema de tratamiento?

A continuación, mencionaremos algunos factores a considerar al momento de definir el proyecto para tratamiento de aguas residuales:

Selección de parámetros de diseño

Como mencionamos en los problemas típicos, es importante definir los parámetros de diseño de nuestra planta, esto se realiza con base en un monitoreo de tipo compuesto que se debe realizar para conocer la carga contaminante de mi efluente, así como la variación de estos durante diferentes horas y días; esto también se debe hacer con la generación del efluente y definir el caudal de diseño que utilizaré en mi sistema.

Con esta información puede definir la magnitud del proyecto, los parámetros que debe remover para logar mi objetivo, y los sistemas de colección de agua residual y almacenamiento que debo tener

Pruebas de tratabilidad o pilotaje

En esta etapa es donde se realizan las pruebas de jarras para analizar el grado de eficiencia de un tratamiento frente a mi efluente, o también se puede optar por un sistema piloto y poder ver en una escala menor el funcionamiento de una planta de tratamiento.

Acá podemos asegurarnos de elegir correctamente el tren de tratamiento, y descartar las soluciones que no son viables técnica ni económicamente.

Conceptualización del proyecto

Luego de elegir los parámetros de diseño y el tren de tratamiento adecuado, es necesario definir el alcance del proyecto referente a los siguientes puntos.