El agua, recurso vital para la vida y la actividad humana, requiere una gestión cuidadosa para asegurar su disponibilidad y calidad. Las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) desempeñan un papel crucial en este cometido, actuando como guardianas del ciclo hídrico al tratar las aguas contaminadas antes de devolverlas al medio ambiente o reutilizarlas. Comprender el funcionamiento de una depuradora nos permite valorar la importancia de este proceso y el papel que desempeña en la gestión sostenible de los recursos hídricos.
En las EDAR se tratan principalmente dos clases de aguas: las aguas urbanas, que proceden de hogares, comercios y pequeñas actividades económicas; y las aguas industriales, generadas en procesos productivos y que suelen contener una mayor carga contaminante. El objetivo principal de una EDAR es reducir la contaminación de las aguas residuales y aprovechar los detritos obtenidos de su depuración con el fin de emplear de una forma más sostenible los recursos hídricos. En ella se eliminan elementos gruesos, desperdicios, grasas y aceites flotantes, además de materiales orgánicos e inorgánicos, como la materia orgánica biodegradable disuelta en el agua. El tratamiento de las aguas residuales es esencial para proteger tanto al medioambiente como a la salud de las personas. Además, el tratamiento de aguas residuales asegura el cumplimiento de normativas europeas y nacionales, como la Directiva 91/271/CEE, y leyes específicas como la Ley 5/2002 relacionada con las aguas residuales provenientes de la industria.
El funcionamiento de una estación depuradora de aguas residuales requiere de profesionales cualificados capaces de gestionar procesos complejos que combinan conocimientos técnicos, medioambientales y de seguridad. Para dar respuesta a esta necesidad, la formación continua resulta clave. Si quieres conocer en detalle cómo opera una depuradora, te recomendamos el curso "Funcionamiento de una EDAR", donde aprenderás de forma práctica las distintas fases del tratamiento de aguas residuales, la gestión de lodos y las medidas de seguridad asociadas.
El Proceso de Depuración: Un Viaje por Cuatro Niveles de Tratamiento
El proceso de depuración se divide en varias etapas que trabajan de forma secuencial para purificar el agua. Estas etapas pueden agruparse en cuatro niveles de tratamiento, que son los pasos en los que se divide el proceso dentro de la línea de agua.
Nivel 1: Pretratamiento - La Primera Barrera de Defensa
El pretratamiento es la primera fase en una depuradora de aguas residuales y su objetivo es eliminar los residuos más grandes y visibles que llegan junto con el agua. En esta fase se trata el agua, eliminando las impurezas más visibles para proteger las instalaciones de objetos de gran tamaño que puedan ocasionar daños físicos o abrasivos.
Para conseguir el éxito del cribado se emplean rejas que cuentan con diferentes tamaños de apertura, yendo desde los 15 centímetros hasta los 2 milímetros, donde se eliminan la gran mayoría de los depósitos sólidos de mayor tamaño. Las rejas son un conjunto de barrotes de acero que están uniformemente distribuidos de manera que el agua se limpie de manera homogénea y no concentre la suciedad en alguna zona. Estos poseen limpieza manual o automática. El desbaste se enfoca en la eliminación de gruesos no solubles, trapos, pañales, envases, separando sólidos de gran tamaño. Los enrejados gruesos tienen una separación entre 5 y 15 cm para conseguir la separación de sólidos de mayor tamaño, y los enrejados finos tienen una separación entre 1,5 y 2 cm para conseguir separación de sólidos de menor tamaño.
Aquellos elementos que sean más pequeños de dos milímetros, así como las grasas, se derivan junto al agua hasta el desarenador. En él se crean corrientes de aire a alta presión que separan las partículas más visibles, como la arena y el fango, llevándolo hacia el fondo. La grasa, al pesar menos, queda en la superficie facilitando su retirada. El desarenado tiene como fin la eliminación de arenas u otros residuos sólidos no orgánicos de pequeño tamaño como gravas, cáscaras de huevo. Es un canal que permite eliminar partículas de granulometría superior a 0,2 mm con densidad y velocidad de sedimentación superiores a las partículas putrescibles. El desarenador estático tiene una sección mayor y con esto frena el fluido el tiempo suficiente para que se produzca la sedimentación. El tiempo de retención en un desarenador es de 4-5 minutos, mientras que en las rejas es del orden de segundos.
El desengrasado se encarga de la eliminación de los sólidos y líquidos no miscibles de menor densidad que el agua (grasas y aceites). También se realiza el tamizado para la eliminación de sólidos mayores a 0,2 mm que hayan atravesado el desarenador. Como la pérdida de carga es muy elevada en el tamizado, se acostumbra colocar un equipo de bombeo.
Nivel 2: Tratamiento Primario - La Decantación de Sólidos
Este paso tiene como objetivo principal eliminar los elementos sólidos en suspensión, siendo un proceso menos efectivo en la eliminación de la materia orgánica. Es aquí donde se realiza la primera decantación, que se encarga de reducir los sólidos sedimentables y las materias flotantes de las aguas residuales gracias a la acción de la gravedad. Para que este proceso se lleve a cabo con éxito, el agua deberá pasar un tiempo determinado en la instalación.
El agua residual se introduce en grandes depósitos llamados decantadores, donde se reduce la velocidad de flujo para que las partículas más pesadas se depositen en el fondo formando lodos. De este modo, mediante la separación física de materiales, se consigue reducir hasta un 50% de los sólidos en suspensión y alrededor de un 30% de la materia orgánica. El decantador primario puede ser rectangular o circular. En un decantador rectangular el agua entra por un extremo y sale por el otro, y en el decantador circular entra por el centro y sale por la periferia. El proceso habitual de depuración, si es necesario, prosigue atacando a la fracción orgánica del agua.
El decantador primario elimina materia orgánica con el objeto de disminuir la cantidad de energía que requiere para la degradación el reactor biológico porque consume oxígeno. Se separan por medios físicos los detritus (que constituyen la materia en suspensión) en el decantador primario, en cuyo fondo se pretende que se depositen los fangos primarios. El tiempo de retención en la decantación primaria es del orden de horas.
Nivel 3: Tratamiento Secundario - La Acción de los Microorganismos
Una vez superados los dos primeros tratamientos, se procede a eliminar la materia orgánica disuelta en el agua. En esta fase se utilizan microorganismos, principalmente bacterias, que se alimentan de la materia orgánica presente en el agua y la transforman en compuestos más simples y estables. Estos últimos generan metano en el proceso, algo que puede ser empleado como combustible sostenible.
El tratamiento secundario es una de las fases más importantes en una depuradora de aguas residuales, ya que se encarga de eliminar la mayor parte de la materia orgánica disuelta en el agua. Se busca eliminar la materia orgánica y el amonio porque consumen el oxígeno disuelto disponible para la fauna y flora acuática. También se eliminan nutrientes como el nitrógeno y el fósforo que pueden producir la eutrofización del agua. También se genera toxicidad para la vida acuática con la producción de nitritos y amoníaco.
Existen muchos tipos de tratamiento secundarios (fangos activos, aireación prolongada, lechos bacterianos, biodiscos), pero el principio de funcionamiento es común. Estos se pueden agrupar en tratamientos de biomasa suspendida y tratamientos de biomasa fija. En los primeros, la biomasa (bacterias) está suspendida en el medio acuático, en contacto con la contaminación orgánica mediante agitación (fangos activos, aireación prolongada). En los segundos, la biomasa se fija sobre un material soporte que se pone en contacto con el agua y la contaminación orgánica (lechos bacterianos, biodiscos).
En los cultivos en suspensión, la biomasa se mantiene en suspensión, agitada y homogeneizada en el volumen de agua del reactor. En los cultivos fijos, la biomasa está fija, adherida en un medio soporte (gravas, relleno plástico, discos de plástico), formando una biopelícula de espesor 0,1-2 mm. En un filtro percolador mediante un aspersor se libera el efluente y la biomasa se va formando sobre el soporte. Los biodiscos son un conjunto de discos que giran lentamente y donde se va formando una capa biológica; se sumergen para entrar en contacto con el contaminante y luego emergen para entrar en contacto con el aire.
El proceso más común es el de fangos activados, el cual es aeróbico y de cultivo en suspensión. Es aerobio porque el tanque está aireado y permite el crecimiento de los microorganismos a través de la eliminación de la materia orgánica. La biomasa que se genera se sedimenta en el decantador secundario y se recircula al reactor aeróbico porque se necesita una carga de microorganismos para funcionar eficientemente. Una variante es el proceso de oxidación total donde los tiempos de retención aumentan a 20-30 días y se obtiene un fango digerido y estabilizado por lo que no necesita digestión. Otra variante es la doble etapa donde se colocan fangos activados en serie con lo que se protege la segunda etapa del proceso de choques tóxicos. Colocar biomembranas en lugar del sedimentador secundario es un sistema más compacto que se puede colocar en el reactor y se ahorra espacio, resolviendo los problemas de biofloculación no efectiva.
Finalmente, para deshacerse completamente de estos organismos, se lleva a cabo la sedimentación, que debe realizarse en un ambiente controlado. Después, se realiza una segunda decantación en la que se separa el agua tratada y el fango que se genera en el proceso biológico, pasando a la línea de fangos para recibir un procesamiento específico. Por su peso, los biosólidos formados en el reactor se depositen en el fondo del decantador secundario y así se separan del agua (fangos secundarios).
¿Qué son lodos activados?
Nivel 4: Tratamiento Terciario - El Toque Final para la Reutilización
El tratamiento terciario, también llamado afinamiento, es una fase opcional que se aplica cuando se requiere que el agua tratada alcance un nivel de calidad superior. En esta etapa se emplean técnicas avanzadas como el filtrado, que elimina las partículas más finas que aún permanecen en suspensión.
En este punto, se asegura que el agua quede completamente limpia y libre de fragmentos para poder ser reutilizada, ya que se eliminan las partículas que no han sedimentado en el segundo decantador. Se filtra el agua y, una vez limpia, llega a los estanques donde se procede a su desinfección evitando que diferentes patógenos entren en contacto con el medio. Hay distintas maneras de llevar a cabo este proceso, siendo la cloración, la exposición a rayos ultravioletas y la ozonización las más comunes.
El tratamiento terciario se conoce como todos los tratamientos físico-químicos destinados a afinar algunas características del efluente de la depuradora con vistas a su empleo para un determinado uso. Comienza con una coagulación-floculación donde se elimina la turbiedad y la coloración del agua. Se realiza porque las partículas responsables del color y la turbiedad no pueden eliminarse por sedimentación y se agrega un coagulante que mediante agitación suave une las partículas para que se formen flocs que luego sedimentarán en una cámara posterior. Luego el efluente con las partículas se filtra mediante un filtro de arena.
Depuradoras de oxidación con filtro lamelar son eficaces para separar grasas y realizar un desbaste inicial del agua. Depuradoras físico-químicas eliminan los contaminantes del agua utilizando la coagulación, la floculación y la filtración.
La Línea de Fangos: Gestión del Subproducto del Tratamiento
Durante la depuración del agua, los contaminantes retirados se concentran en forma de lodos. Una vez tratados, los lodos pueden convertirse en recursos aprovechables. La línea de fangos comienza en el decantador primario y continúa en el decantador secundario. Los lodos son un subproducto del tratamiento de las aguas residuales. Constituyen un residuo no peligroso (salvo que industrias aporten componentes tóxicos).
Primero van hacia los espesadores donde se reduce el agua porque no interesa transportarla o calentarla. El objetivo del espesador es reducir masa y volumen a verter lo que llevaría a un menor tamaño en las instalaciones y menores costes de transporte. El fango procedente de los decantadores aún es prácticamente líquido. El primer paso de su proceso es un espesamiento, que por un lado se traduce en un nuevo decantador: el espesador de fangos primarios por gravedad. Una parte de los fangos procedentes de los decantadores secundarios, retorna a la línea de agua a la cabecera del proceso biológico. El resto de los fangos provenientes del tratamiento biológico van a un espesador de fangos secundarios por flotación.
Luego se estabilizan en el digestor donde se disminuyen la concentración de patógenos y se reduce su potencial de putrefacción o generación de olores. La digestión anaerobia viene acompañada por una liberación de gas metano que, en el caso de plantas grandes, puede aprovecharse como fuente de energía.
En el edificio de deshidratación de fangos, se elimina la máxima parte de agua posible, para hacer el fango menos voluminoso y más económico de transportar.
Los lodos o fangos de depuración, ya sea procedentes de estaciones de aguas residuales urbanas o de industriales, tienen su propia legislación, que se fundamenta en su contenido en metales pesados. Para su correcta utilización agrícola, hay que disponer de una analítica pormenorizada del subproducto. Según el cultivo a establecer tras el abonado, tendremos unas dosis máximas a aplicar.
Cumplimiento Normativo y Desafíos Futuros
El tratamiento de aguas residuales es un proceso complejo que debe ajustarse a la normativa vigente. El cumplimiento de la Directiva 91/271/CEE y la Ley 5/2002 es fundamental para las industrias, que deben gestionar adecuadamente las aguas residuales provenientes de sus procesos productivos. El tipo de contaminantes que van al agua (sólidos suspendidos, metales, compuestos orgánicos, etc.) determinará el tipo de depuradora más adecuada. Las depuradoras mixtas, por ejemplo, combinan diferentes tecnologías para abordar una amplia gama de contaminantes.
En Eurofins Control Ambiental, estamos acreditados como Entidad de Inspección y Laboratorio de Ensayo en el ámbito de aguas residuales, lodos, aguas continentales, residuos y otras matrices ambientales. También estamos acreditados para realizar inspecciones de instalaciones de tratamiento de aguas residuales, aplicando el Protocolo de Inspección de Vertidos del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico.
Las depuradoras generan malos olores provenientes de las fases anaerobias que aparecen a lo largo del proceso de depuración. La gestión de estos olores, así como la optimización del consumo energético y la minimización de la generación de residuos, son desafíos constantes en la operación de las EDAR. La implementación de tecnologías avanzadas, como sistemas de control automatizados y sensores, puede mejorar la eficiencia del proceso.
Para optimizar el funcionamiento de una depuradora, es fundamental realizar un mantenimiento regular. Las depuradoras son instalaciones esenciales para el tratamiento de aguas residuales. Su función es garantizar que el agua que tratan regrese al medio ambiente cumpliendo una calidad compatible con los objetivos de calidad establecidos para el medio receptor correspondiente.
En CAMDESA somos especialistas en la limpieza de este tipo de estaciones depuradoras, imprescindible para mantener su correcto funcionamiento. Entender cómo funciona una depuradora nos permite valorar la importancia de este proceso y el papel que desempeña en la gestión sostenible de los recursos hídricos.
tags: #depuradora #de #agua #ciudad