En el proceso del tratamiento por Lodos Activados, se presentan varias etapas de tratamiento que son importantes destacar, ya que, si no se llevan a cabo con buenas prácticas y alta calidad, no se puede asegurar la remoción de contaminantes y nutrientes de las aguas residuales.
Estas etapas se describen brevemente a continuación:
Pretratamiento
Esta es la primera etapa del proceso del tratamiento. En esta etapa se prepara para todo el proceso de Lodos Activados toda el agua a tratar. El agua a tratar puede tener todos o algunos de los siguientes procesos preliminares: Cribado, Desarenado, Ajuste de pH y/o Eliminación de Grasas y Aceites.
Cribado
El cribado o tamizado es una técnica de separación mecánica que consiste en pasar agua residual a través de una superficie con orificios de diferentes tamaños. De esta manera, se eliminan los sólidos gruesos y otros materiales no deseados presentes en el agua, como ramas, hojas, plásticos, piedras y otros objetos grandes. El cribado se utiliza como un proceso de pretratamiento de las aguas residuales para evitar obstrucciones y daños en los equipos de tratamiento secundario. Es un proceso simple, eficiente y económico que se aplica en diversas industrias, como la alimentaria, química, farmacéutica y de tratamiento de aguas residuales municipales.
Desarenado
Aquí, el agua residual se transporta a una velocidad específica al tanque específico para lograr la sedimentación y suspensión, según el peso y la densidad de los compuestos generados por los microorganismos. Se utiliza para separar y eliminar las arenas y otros sólidos pesados que pueden dañar los equipos y reducir la eficiencia del proceso de tratamiento. Funcionan mediante la creación de un flujo de agua en el que las partículas de mayor densidad, como las arenas, se sedimentan y son retiradas por un mecanismo de raspado o por un tornillo sinfín.
Ajuste de pH
El ajuste de pH en aguas residuales es un proceso crucial que implica modificar la acidez o alcalinidad del agua para optimizar su tratamiento. Muchos microorganismos utilizados en el tratamiento biológico de aguas residuales funcionan mejor en un rango de pH cercano a la neutralidad (pH 6.5-8.5). Un pH fuera de este rango puede inhibir su actividad y reducir la eficiencia del tratamiento.
Remoción de grasas y aceites
Las grasas y aceites en las aguas residuales pueden tener varios efectos negativos, tanto en los sistemas de tratamiento como en el medio ambiente. Por ejemplo; pueden solidificarse y acumularse en las tuberías y equipos, causando obstrucciones que dificultan el flujo del agua y pueden llevar a costosos mantenimientos y reparaciones, pueden interferir con los procesos biológicos y químicos en las plantas de tratamiento, reduciendo la eficiencia de la eliminación de otros contaminantes, si no se eliminan las grasas y aceites generan olores desagradables y puede favorecer el crecimiento de bacterias patógenas, aumentando el riesgo de enfermedades.
Para mitigar estos efectos, es crucial implementar métodos efectivos de pretratamiento, como la separación por gravedad, la flotación por aire disuelto y el uso de separadores de grasas.
Existen equipos que tienen la función 3 en 1 en un solo equipo como lo son las plantas compactas de pretratamiento que combinan eficientemente las funciones de desbaste, desarenado y desengrasado. Estas plantas se utilizan para separar los sólidos gruesos, arenas y grasas del agua residual antes de pasar al tratamiento secundario. La ventaja de las plantas compactas de pretratamiento es que pueden ser instaladas en espacios reducidos, lo que reduce los costos de construcción y mantenimiento de la planta. Además, estas plantas son capaces de tratar grandes cantidades de agua residual con un alto grado de eficiencia, lo que garantiza la calidad del agua antes de ser descargada al ambiente o a otros procesos de tratamiento. En resumen, las plantas compactas de pretratamiento son una solución eficiente y económica para el tratamiento de aguas residuales en diversas aplicaciones industriales y municipales.
Tratamiento Primario
Después del pretratamiento, el agua residual pasa al Tratamiento Primario. En este tratamiento primario se disminuye todo tipo de contaminación que pueda intervenir en el tratamiento secundario. Se elimina todo compuesto que se encuentre en suspensión, es decir, los sólidos suspendidos totales y reduce la Demanda Bioquímica del Oxígeno (dos de tantos indicadores de calidad de aguas tratadas según las Normas Oficiales Mexicanas emitidas en el Diario Oficial de la Federación de México).
Tratamiento Secundario
El agua proveniente del Tratamiento Primario pasa al Tratamiento Secundario donde ya se involucran a los microorganismos se “activa” el lodo contenido en el agua tratada, es decir, toda la contaminación removida por los microorganismos es por lo que se le llama Lodo Activado. Los microorganismos oxidan el carbono contenido en las estructuras moleculares de toda la materia orgánica, creando productos como CO2 y agua, y al mismo tiempo multiplicándose.
El proceso comienza una vez que el agua es irrigada en el tanque, al mismo tiempo que se añaden los microorganismos y se activa el sistema de aeración junto con el de agitación aumentando el Oxígeno Disuelto (indicador importante en el tratamiento de aguas) en las aguas que están siendo tratadas, creando un ambiente benéfico para los microorganismos dependientes del oxígeno, asegurando el proceso de “activación”.
En esta etapa secundaria del tratamiento de aguas residuales, los nutrientes, amonio, nitrógeno, fosfatos, entre otros, son eliminados de las aguas residuales, ayudando a la calidad del agua para su posterior reuso.
Al final de este proceso, el lodo activado (sólidos disueltos combinados con los microorganismos) que es recirculado varias veces utilizando Clarificadores actuando como removedores de la turbidez generada por los lodos; aprovecha al máximo el metabolismo de los microorganismos; mientras exista más recirculación, todo el excedente de los lodos se desecha por medio del sistema de purgación incluído en los equipos utilizados para seguir con el proceso de tratamiento de aguas residuales.
Tratamiento terciario
El tratamiento terciario en las aguas residuales es una etapa avanzada que se aplica después de los tratamientos primario y secundario. Su objetivo es darle el pulimento final al agua en el que se pueden reducir: metales pesados, patógenos, contaminantes orgánicos. El tratamiento terciario es crucial para permitir la reutilización del agua tratada o su descarga segura en cuerpos de agua naturales, cumpliendo con las normativas ambientales vigentes como la recién actualizada NOM-001-SEMARNAT-2021 y NOM-002-ECOL-1996.
Filtración
El agua pasa a través de medios porosos para retener partículas en suspensión. Por ejemplo; filtros de arenas como Lecho Profundo, Carbón Activado, entre otros.
Y filtros rotativos de discos que por medio de una malla con aberturas de 20 a 100 micrones hacen la remoción de lo antes mencionado. Uno de los equipos de elección es el equipo Rotativo de Disco donde una rotación continua de una rueda que contiene el filtro, la filtración dinámica tangencial (tecnología para separar físicamente por diferencia de tamaños a partículas contenidas en un líquido por medio de membranas con poros de distintos tamaños) y el corte de tejido filtrante de acero inoxidable, da como resultado una óptima filtración.
En esta etapa final ya no se cuenta con compuestos sólidos ni sedimentados y tampoco en suspensión. En la desinfección se utilizan ciertas sustancias y/o mezclas que inactivan o “matan” a todos los microorganismos como bacterias, protozoos, parásitos (ya sean patógenos o no). La desinfección se puede hacer a través de radiación ultravioleta (lámparas UV), Ozono y cloración.
Oxidación avanzada
Se aplican procesos químicos para degradar compuestos orgánicos.
Manejo de Lodos
Todas las plantas de tratamiento generan lodo. ¿Por qué? Porque a mayor DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) removida, la producción de lodos es mayor… El lodo es proporcional a la cantidad de materia orgánica que le está entrando.
Como dice la ley de conservación de la materia de Mijaíl Lomonosov “La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”.
Para el manejo y disposición final de los lodos existe la deshidratación y la digestión anaerobia.
Deshidratación
La deshidratación es una operación unitaria física (mecánica) utilizada para reducir el contenido de humedad del lodo por alguna o varias de las siguientes razones:
• El costo de transportar el lodo por camión hasta el lugar de su evacuación final es notablemente menor cuando se reduce el volumen por deshidratación
• El lodo deshidratado es, generalmente, más fácil de manipular que el lodo líquido o espesado. En la mayoría de los casos, el lodo deshidratado es susceptible a ser manipulado con tractores dotados de cucharas y palas y con cintas transportadoras
• La deshidratación del lodo suele ser necesaria antes de la incineración del lodo para aumentar su poder calorífico por eliminación del exceso de humedad
• La deshidratación es necesaria antes del compostaje para reducir la cantidad de material de enmienda o soporte
• En algunos casos, puede ser necesario eliminar el exceso de humedad para evitar la generación de olores y que el lodo sea putrescible
• La deshidratación del lodo suele ser necesaria antes de su evacuación a vertederos controlados para reducir la producción de lixiviados en la zona del vertedero.
Recordando que en estas etapas se necesitan equipos especializados para el logro de la deshidratación adecuada; equipos como una Prensa de Tornillo Multidisco y la Prensa de Sólidos con Fibras: KDS son los indicados para esta parte del proceso.
Digestión Anaerobia
Los lodos recolectados se descomponen en ausencia de oxígeno para reducir su volumen y producir bio-gas. Estos lodos requieren estar en homogeneización para asegurar un proceso eficiente y estable.
Como en todo proceso hay ventajas y desventajas a considerar. Parte de las desventajas son que es requerido alto consumo de energía eléctrica, altos costos de operación, pero todo esto depende de la cantidad de agua a tratar y la calidad a la que se quiera llegar. Parte de las ventajas son la gran resistencia de los equipos para remover tantos sólidos y el más importante; la gran reducción arriba del 99% de la Demanda Bioquímica del Oxígeno y de Patógenos como Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Balantidium coli, Toxoplasma gondii, entre otros.