¿Es posible convertir aguas residuales domésticas en agua potable?
FLOWEN, en colaboración con SEDAPAL y con el cofinanciamiento de PROINNOVATE Perú, desarrolló e implementó un sistema piloto de reúso potable capaz de transformar aguas residuales domésticas urbanas en agua apta para consumo humano mediante un esquema avanzado de tratamiento multibarrera.
El proyecto fue construido e instalado en la PTAR Pachacútec, ubicada en Ventanilla, Callao – Lima, utilizando aguas servidas domésticas reales generadas por la población urbana conectada al sistema sanitario de SEDAPAL.
El objetivo principal del proyecto fue validar técnica y operativamente la producción de agua potable a partir de aguas residuales domésticas, cumpliendo los estándares establecidos en el Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano DS N°031-2010-SA.
La iniciativa representa uno de los desarrollos tecnológicos más avanzados ejecutados en el Perú en materia de:
- reúso potable,
- economía circular del agua,
- sostenibilidad hídrica,
- tratamiento avanzado de aguas residuales,
- y recuperación de recursos hídricos urbanos.
Contexto técnico y problemática hídrica
La disponibilidad de fuentes de agua dulce de calidad viene disminuyendo progresivamente debido a:
- crecimiento poblacional,
- expansión urbana,
- contaminación de fuentes naturales,
- cambio climático,
- sobreexplotación de acuíferos,
- y estrés hídrico en zonas urbanas.
Históricamente, las aguas residuales domésticas han sido consideradas únicamente como un desecho sanitario. Sin embargo, desde el punto de vista técnico e hidrológico, representan una fuente hídrica alternativa con enorme potencial de recuperación si se aplican tecnologías avanzadas de tratamiento.
Bajo esta visión, el proyecto fue concebido para demostrar que:
el agua residual doméstica urbana puede reincorporarse de manera segura al ciclo del agua como agua potable.
No se trató únicamente de depurar aguas servidas.
El proyecto buscó cerrar el ciclo completo del agua mediante:
- recuperación avanzada del recurso hídrico,
- remoción de contaminantes microbiológicos y químicos,
- estabilización físico-química,
- potabilización avanzada,
- y validación sanitaria integral.
Caracterización del agua residual doméstica tratada
El sistema fue diseñado para tratar aguas residuales domésticas provenientes de la PTAR Pachacútec de SEDAPAL.
Estas aguas eran generadas por actividades urbanas cotidianas de la población, incluyendo:
- descargas sanitarias,
- duchas,
- cocina,
- lavandería,
- lavamanos,
- limpieza doméstica,
- y uso urbano general.
El afluente presentaba características típicas de aguas residuales domésticas con alta carga contaminante.
Parámetros de ingreso del afluente
| Parámetro | Unidad | Valor |
| Aceites y grasas | mg/L | 60 |
| DBO5 | mg/L | 350 |
| DQO | mg/L | 700 |
| Fosfatos | mg P/L | 8 |
| Nitrógeno amoniacal | mg N/L | 45 |
| Nitrógeno total Kjeldahl | mg N/L | 70 |
| SST | mg/L | 190 |
| pH | – | 7 |
Estos parámetros evidenciaban:
- elevada presencia de materia orgánica biodegradable,
- sólidos suspendidos,
- grasas y aceites,
- nutrientes nitrogenados,
- carga bacteriológica,
- microorganismos patógenos,
- y contaminación microbiológica propia de aguas servidas urbanas.
Uno de los principales desafíos del proyecto fue transformar este efluente sanitario altamente contaminado en agua apta para consumo humano.
Conceptualización del sistema de tratamiento
El proyecto fue diseñado bajo un esquema de tratamiento multibarrera.
Esto significa que el agua atravesaba múltiples procesos consecutivos, donde cada etapa removía contaminantes específicos mediante mecanismos:
- biológicos,
- físicos,
- químicos,
- oxidativos,
- y microbiológicos.
La integración de múltiples barreras permitió asegurar:
- redundancia sanitaria,
- alta eficiencia de remoción,
- estabilidad operacional,
- y seguridad del agua producida.
El sistema integral estuvo conformado por:
- PTAR Compacta
(Planta de Tratamiento de Aguas Residuales)
- PTAP Compacta
(Planta de Tratamiento de Agua Potable)
Ambas unidades fueron integradas dentro de módulos industriales compactos tipo contenedor, permitiendo:
- movilidad,
- rápida instalación,
- escalabilidad,
- modularidad,
- y reducción de obras civiles.
Capacidad de operación del sistema
El sistema piloto fue diseñado para operar con:
- 24 m³/día
- equivalente a 1 m³/hora
de agua residual doméstica proveniente de la PTAR Pachacútec.
El sistema operó de manera continua y autosustentable durante el periodo de validación técnica.
ETAPA 1 — PRETRATAMIENTO
El agua residual doméstica ingresaba inicialmente al sistema de pretratamiento.
Esta etapa tenía como objetivo:
- proteger equipos posteriores,
- estabilizar hidráulicamente el sistema,
- reducir carga sólida,
- y evitar obstrucciones mecánicas.
Ecualización hidráulica
El agua ingresaba primero a un sistema de ecualización destinado a:
- homogenizar el caudal,
- estabilizar variaciones hidráulicas,
- reducir fluctuaciones de carga contaminante,
- y mantener condiciones operativas constantes.
La ecualización fue crítica debido a la variabilidad típica de las aguas residuales domésticas urbanas.
Tamiz estático parabólico
Posteriormente, el agua atravesaba un tamiz estático parabólico fabricado en acero inoxidable.
Este equipo realizaba separación física de:
- sólidos finos,
- fibras,
- materiales flotantes,
- residuos suspendidos,
- y partículas de pequeño tamaño.
La malla parabólica permitió reducir significativamente la carga sólida antes del tratamiento biológico.
ETAPA 2 — TRATAMIENTO BIOLÓGICO MBR
El núcleo tecnológico de la PTAR fue un reactor biológico tipo:
MBR (Membrane Bioreactor)
Esta tecnología combina:
- degradación biológica avanzada,
- nitrificación,
- desnitrificación,
- biomasa suspendida,
- y ultrafiltración mediante membranas.
El sistema estuvo conformado por:
- Tanque anóxico.
- Tanque aireado.
- Cámara de membranas de ultrafiltración.
Fase anóxica y desnitrificación biológica
El agua previamente homogenizada y tamizada ingresaba inicialmente al tanque anóxico.
En esta etapa:
- el sistema operaba con oxígeno disuelto inferior a 0.5 mg/L,
- sin aireación,
- utilizando únicamente agitación mecánica.
El reactor recibía recirculación de licor mezcla proveniente de la cámara de membranas, rico en nitratos (NO₃⁻).
En estas condiciones se desarrollaba el proceso de:
desnitrificación biológica.
Microorganismos heterótrofos aerobios facultativos utilizaban nitratos y nitritos como aceptores de electrones en ausencia de oxígeno disuelto.
El nitrógeno oxidado era reducido secuencialmente:
- nitrato (NO₃⁻),
- nitrito (NO₂⁻),
- óxido nítrico,
- óxido nitroso,
- hasta nitrógeno gaseoso (N₂).
Finalmente, el nitrógeno era liberado a la atmósfera.
Importancia de esta etapa
La desnitrificación permitió:
- reducir nitrógeno total,
- disminuir potencial eutrofizante,
- estabilizar el efluente,
- mejorar calidad sanitaria,
- y optimizar el tratamiento posterior.
Fase aireada y nitrificación
El agua tratada anóxicamente ingresaba posteriormente al tanque aireado.
En esta etapa:
- se suministraba oxígeno mediante difusores de burbuja fina,
- alimentados por sopladores regenerativos de operación alternada.
La aireación tenía dos funciones principales:
- Oxidación biológica de materia orgánica
Los microorganismos aerobios degradaban:
- materia orgánica biodegradable,
- compuestos carbonáceos,
- y contaminantes orgánicos presentes en el agua residual.
Como resultado:
- disminuía significativamente la DBO,
- disminuía la DQO,
- y se estabilizaba biológicamente el efluente.
- Nitrificación biológica
Bacterias nitrificantes especializadas oxidaban:
- amonio (NH₄⁺),
- primero a nitrito (NO₂⁻),
- y luego a nitrato (NO₃⁻).
Este proceso permitió transformar compuestos nitrogenados tóxicos en formas más estables y removibles.
Ultrafiltración mediante membranas MBR
Luego del tratamiento biológico, el agua ingresaba a la cámara de membranas.
El sistema utilizó membranas de ultrafiltración capaces de:
- retener biomasa,
- sólidos suspendidos,
- bacterias,
- partículas coloidales,
- y macromoléculas.
La filtración operaba mediante:
succión por diferencial de presión.
Bombas centrífugas extraían el permeado a través de las membranas mientras los sólidos quedaban retenidos dentro del reactor.
Sistema de retrolavado
Para controlar ensuciamiento y fouling de membranas:
- el sistema incorporó ciclos automáticos de retrolavado,
- utilizando agua filtrada almacenada en un tanque auxiliar.
El flujo era invertido periódicamente para desprender sólidos adheridos y recuperar capacidad de filtración.
Resultado de la ultrafiltración
El sistema MBR permitió obtener:
- turbidez inferior a 0.5 NTU,
- elevada remoción microbiológica,
- y un efluente de alta calidad apto para potabilización avanzada.
ETAPA 3 — POTABILIZACIÓN AVANZADA (PTAP)
El efluente tratado por la PTAR ingresaba posteriormente a la PTAP compacta para someterse a un tratamiento físico-químico avanzado orientado a producir agua potable.
Ozonificación y oxidación avanzada
La primera barrera avanzada fue la ozonificación.
El sistema generaba ozono (O₃) mediante:
- descargas eléctricas de alto voltaje,
- utilizando oxígeno contenido en el aire ambiente.
El ozono gaseoso era inyectado al agua dentro de un tanque de contacto.
Funciones del ozono
El ozono permitió:
- oxidar materia orgánica residual,
- degradar compuestos orgánicos complejos,
- remover olores y sabores,
- inactivar microorganismos patógenos,
- y oxidar contaminantes emergentes.
Además:
- incrementó biodegradabilidad de ciertos compuestos,
- y mejoró eficiencia de las etapas posteriores.
Filtración con carbón activado granular (GAC)
Posteriormente, el agua atravesaba filtros de carbón activado granular.
El GAC posee:
- elevada área superficial específica,
- estructura microporosa,
- y alta capacidad adsorbente.
Contaminantes removidos
El carbón activado permitió adsorber:
- compuestos orgánicos residuales,
- subproductos de oxidación,
- sustancias responsables de olor y sabor,
- contaminantes hidrofóbicos,
- y trazas químicas remanentes.
También protegía las membranas de ósmosis inversa frente a agentes oxidantes residuales.
Sistema de ósmosis inversa
La principal barrera físico-química del sistema fue la:
ósmosis inversa.
El agua era presurizada a valores superiores a la presión osmótica natural y forzada a atravesar membranas semipermeables instaladas en tres vasos cerámicos configurados en serie.
Contaminantes removidos por ósmosis inversa
Las membranas permitieron remover:
- sólidos disueltos totales (TDS),
- sales minerales,
- metales pesados,
- contaminantes emergentes,
- compuestos orgánicos de bajo peso molecular,
- pesticidas,
- nitratos,
- microorganismos,
- virus,
- y trazas químicas complejas.
Corrientes generadas
La separación produjo:
Permeado:
agua altamente purificada.
Rechazo:
corriente concentrada con elevada carga contaminante.
Desinfección por radiación UV-C
Luego de la ósmosis inversa, el agua atravesaba un sistema de radiación ultravioleta UV-C.
Las lámparas UV-C:
- dañaban ADN y ARN de microorganismos remanentes,
- impedían reproducción celular,
- e inactivaban:
- bacterias,
- virus,
- protozoarios,
- y patógenos resistentes.
Esta etapa no incorporaba productos químicos al agua.
Ajuste de pH y remineralización
El agua proveniente de ósmosis inversa presentaba muy baja mineralización y ligera acidez residual.
Por ello, el sistema incorporó un filtro de calcita compuesto por carbonato de calcio (CaCO₃).
Funciones de la calcita
La calcita permitió:
- elevar pH,
- estabilizar químicamente el agua,
- incorporar calcio,
- reducir corrosividad,
- y acondicionar el agua para consumo humano.
Cloración final
Finalmente, se realizaba dosificación controlada de cloro residual.
Esta etapa garantizaba:
- protección microbiológica residual,
- estabilidad sanitaria,
- y seguridad durante almacenamiento y distribución.
Validación técnica y sanitaria del sistema
El sistema fue validado mediante monitoreos realizados por laboratorios acreditados por INACAL.
Se analizaron:
- parámetros microbiológicos,
- parasitológicos,
- físico-químicos,
- organolépticos,
- inorgánicos,
- orgánicos,
- y contaminantes emergentes.
Resultados microbiológicos
Los resultados demostraron:
- ausencia de E. coli,
- ausencia de coliformes fecales,
- ausencia de virus,
- ausencia de helmintos,
- ausencia de protozoarios patógenos.
El agua final cumplió con los estándares de agua potable establecidos en la normativa peruana.
Resultados físico-químicos
El agua tratada presentó:
- baja turbidez,
- color prácticamente inexistente,
- baja conductividad,
- sólidos disueltos reducidos,
- y parámetros organolépticos aceptables.
Remoción de contaminantes químicos
El sistema logró remover exitosamente:
- arsénico,
- mercurio,
- plomo,
- cadmio,
- nitratos,
- hidrocarburos,
- solventes,
- pesticidas,
- herbicidas,
- compuestos orgánicos complejos,
- y subproductos químicos.
Todos los parámetros se mantuvieron dentro de los límites permitidos por el DS N°031-2010-SA.
Principales desafíos técnicos del proyecto
-
Conversión de aguas residuales domésticas en agua potable
El principal reto fue transformar un efluente sanitario urbano con alta carga microbiológica y orgánica en agua apta para consumo humano.
-
Integración de múltiples tecnologías avanzadas
El proyecto requirió integrar:
- tratamiento biológico,
- ultrafiltración,
- oxidación avanzada,
- adsorción,
- ósmosis inversa,
- UV-C,
- y desinfección residual
dentro de un sistema compacto y móvil.
-
Control de estabilidad operacional
Las aguas residuales domésticas presentan:
- variaciones hidráulicas,
- fluctuaciones de carga,
- cambios microbiológicos,
- y variabilidad química constante.
El sistema debió mantener estabilidad continua bajo condiciones dinámicas reales.
-
Control de fouling y ensuciamiento de membranas
Uno de los mayores desafíos operativos fue controlar:
- acumulación de sólidos,
- incrustaciones,
- biofouling,
- y pérdida de permeabilidad en membranas.
Esto fue mitigado mediante:
- aireación continua,
- recirculación hidráulica,
- retrolavados automáticos,
- y pretratamiento eficiente.
-
Validación sanitaria integral
La validación exigía demostrar remoción simultánea de:
- bacterias,
- virus,
- parásitos,
- nutrientes,
- metales,
- compuestos orgánicos,
- y contaminantes emergentes.
La estrategia multibarrera fue fundamental para garantizar redundancia sanitaria y seguridad operacional.
Impacto del proyecto
El proyecto demuestra que el reúso potable avanzado de aguas residuales domésticas es técnicamente viable en el Perú mediante tecnologías compactas, modulares y autosustentables.
La solución posee potencial de aplicación en:
- ciudades con estrés hídrico,
- zonas costeras,
- minería,
- industria,
- comunidades aisladas,
- campamentos,
- infraestructura resiliente,
- y sistemas urbanos de reúso avanzado.
Una nueva visión del agua
Este proyecto no solo desarrolló una planta de tratamiento.
Demostró que las aguas residuales domésticas urbanas pueden convertirse nuevamente en una fuente segura de agua potable mediante ingeniería avanzada, validación científica y tecnologías de tratamiento multibarrera.
El agua residual deja de ser un desecho.
Se convierte en un recurso hídrico recuperable.
