miniatura|Planta de tratamento de augas residuais. A depuración de augas residuaisEn Galicia utilízase a palabra "depuración" para denominar as "Estacións de Depuración de Augas Residuais" ou EDAR. ou tratamento de augas residuais consiste na aplicación dunha serie de procesos físicos, químicos e biolóxicos que teñen como fin eliminar os contaminantes físicos, químicos e biolóxicos presentes na auga efluente que xa foi utilizada polos humanos.
Para controlar a polución por augas residuais trátanse estas en plantas ou estacións depuradoras nas que se fai a maior parte do proceso de eliminación dos contaminantes e despois déixase que a natureza o complete no corpo de auga receptor.Romero Rojas, Jairo A. Lagunas de estabilización de aguas residuales. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 1994 ISBN 958 8060 50 8 Por tanto, o obxectivo do tratamento das augas residuais é producir un efluente (a auga tratada que se descarga) reutilizable no ambiente e un residuo sólido ou lama (tamén chamado biosólido ou lodo) convenientes para a súa eliminación ou reutilización.
As augas residuais son as xeradas nas casas e locais comerciais e industriais. Poden tratarse no propio sitio en que se xeran (por exemplo, con tanques ou fosas sépticas) ou ben poden recollerse e levarse por unha rede de sumidoiros e tubos (e ás veces usando bombas) a unha estación de tratamento municipal. A miúdo certos contaminantes de orixe industrial presentes nas augas residuais requiren procesos de tratamento especializado.
Tipicamente, o tratamento de augas residuais comeza pola separación física inicial de sólidos grandes (lixo) da corrente de augas domésticas ou industriais empregando un sistema de reixas (mallas), aínda que tamén poden triturarse eses materiais por medio dun equipo especial; posteriormente faise un desareado (separación de sólidos pequenos moi densos como a area) seguido dunha sedimentación primaria (ou tratamento similar) que separe os sólidos suspendidos existentes na auga residual. Para eliminar metais disoltos utilízanse reaccións de precipitación, que se utilizan para eliminar chumbo e fósforo principalmente. Seguidamente, faise a conversión progresiva da materia biolóxica disolvida nunha masa biolóxica sólida usando bacterias adecuadas, xeralmente presentes nas propias augas. Unha vez que a masa biolóxica se separou ou eliminou (proceso chamado sedimentación secundaria), a auga tratada pode someterse a procesos adicionais (tratamento terciario) como a desinfección, filtración etc. O efluente final pode ser vertido ou reintroducido de volta a un corpo de auga natural (río ou baía) ou outro ambiente (terreo superficial, subsolo etc). Os sólidos biolóxicos segregados experimentan un tratamento e neutralización adicional antes da descarga ou reutilización axeitada.
Considérase que unha correcta depuración das augas residuais (e das potables) é fundamental para unha boa saúde pública, pero nalgúns países con baixos ingresos esta é deficiente. En palabra do Director Xeral da OMS:
En resumo, os procesos de tratamento típicos son: Tratamento primario. Asentamento de sólidos. Consiste en manter temporalmente as augas residuais nun tanque de sedimentación, onde os sólidos pesados sedimenten ao fondo e as graxas e sólidos lixeiros floten á superficie. Os materiais sedimentados e flotantes son retirados e o resto do líquido pode ser descargado ou sometido ao tratamento secundario. Tratamento secundario. Tratamento biolóxico da materia orgánica disolvida presente na auga residual, transformándoa en sólidos suspendidos que se eliminan doadamente. Retíranse as partículas disoltas e a materia biolóxica en suspensión. É realizado por microorganismos, que consomen a materia orgánica. Pode requirir un proceso de separación dos microorganismos da auga tratada antes de que esta pase ao tratamento terciario. Tratamento terciario. Pasos adicionais como lagoas, microfiltración ou desinfección. Permite verter con seguridade a auga tratada en ecosistemas sensibles (estuarios, arrecifes de coral, ríos de baixo caudal...). Ás veces desinféctase a auga quimica ou fisicamente (por exemplo, usando lagoas e microfiltración) antes de vertela, ou para usala para a rega de campos de golf ou parques, e, se está limpa dabondo, para a agricultura ou recheo de acuíferos.
Introdución As augas residuais proveñen dos cuartos de baños e cociñas das casas e de augas sucias de comercios e industrias, que van parar aos sumidoiros ou cloacas. Moitas veces mestúranse todos os tipos de augas residuais domésticas, pero o ideal é separalas. A separación da auga doméstica en augas grises (dunha ducha, por exemplo) e augas negras (fecais) é máis común no mundo desenvolvido. As augas negras son as que proceden de inodoros e as grises de lavabos e bañeiras, que, se foi separada, pode utilizarse para a rega de plantas ou reciclada para o seu uso en inodoros, onde se transforma en augas negras. Moitas augas residuais tamén inclúen augas superficiais procedentes das chuvias, que se mesturan nos sumidoiros coas demais augas residuais se se usan tubos de uso mixto pluvial-residual, pero de novo sería mellor separalas.
Os sistemas de sumidoiros que transportan conxuntamente descargas de augas sucias e augas de precipitación chámase sistemas combinados. A construción de sistemas de sumidoiros combinados é actualmente menos común que no pasado.
Cando a auga sucia e a de chuvia son recolectadas e transportadas en sistemas de sumidoiros separados, que se chaman, respectivamente, cloacas e condutos pluviais en moitos países europeos, ou sumidoiros sanitarios e sumidoiros de tormenta nos Estados Unidos, ou sumidoiros fétidos e sumidoiros de augas superficiais no Reino Unido.
A auga de chuvia pode arrastrar, a través dos tellados e a superficie da terra, varios contaminantes incluíndo partículas do solo, metais pesados, compostos orgánicos, lixo animal, aceites e graxa. Algunhas lexislacións esixen que a auga de chuvia, aínda que se recolla por separado, reciba certo nivel de tratamento antes de ser descargada ao ambiente, como o seu paso por tanques de sedimentación, zonas húmidas e separadores de vórtice (para retirar sólidos grosos).
miniatura|center|500px|Esquema do proceso da depuración das augas residuais nunha estación de tratamento.
Proceso de depuración O proceso pode dividirse nas seguintes fases:
Pretratamento O pretratamento retira todos os materiais que poden ser recollidos facilmente das augas residuais iniciais antes de que produzan un dano ou entupan os tubos e bombas para o tratamento primario. Os obxectos que xeralmente se retiran son lixo, follas, ramiñas, e outros obxectos grandes.
As augas residuais son cribadas nunha serie de cribas con reixas de distintos calibres, que reteñen obxectos grandes como latas, trapos, paus, plástico etc. que levan as augas residuais.Water and Environmental Health at London and Loughborough (1999). "Waste water Treatment Options." Technical brief no. 64. London School of Hygiene & Tropical Medicine and Loughborough University. Este proceso chámase desbaste. Nas plantas de tratamento grandes estas pantallas enreixadas fan a súa acción de angazo automaticamente a unha velocidade axeitada á acumulación de restos e velocidade do fluxo de auga. Os sólidos recollidos deposítanse nun vertedoiro ou lévanse a unha incineradora.EPA. Washington, DC (2004). "Primer for Municipal Waste water Treatment Systems." Document no. EPA 832-R-04-001.Páx. 9
Eliminación de gravas e areas O pretratamento pode incluír un canal ou cámara de gravas ou areas, onde se axusta a velocidade do fluxo de auga para que se produza a sedimentación de areas, gravas, pedras e cristais rotos, que son retirados para que non danen as bombas e demais equipo. En plantas pequenas pode non haber cámaras de gravas. As cámaras de gravas poden ser de tres tipos: horizontais, aireadas e de vórtice.
Ecualización do fluxo Os tanques de sedimentación ou decantación (clarificadores) e o tratamento secundario mecanizado son máis eficientes con condicións de fluxo uniformes. Poden utilizarse depósitos de equilibrio ou ecualización para o almacenamento temporal dos picos no fluxo diúrnos ou das precipitacións atmosféricas. Estes depósitos reteñen as augas durante o mantemento da planta e dilúen e distribúen as descargas por lotes de residuos tóxicos ou fortes que poderían inhibir o tratamento secundario biolóxico. Estes depósitos requiren un control de descarga variable. A limpeza pode ser máis fácil se o depósito está despois das cribas e da eliminación de gravas.Roy F. Weston, Inc. (1971). Process Design Manual for Upgrading Existing Wastewater Treatment Plants. Washington, D.C.: EPA. Chapter 3.
Retirada de graxas Nas estacións de depuración grandes, retíranse as graxas e os lubricantes facendo pasar as augas residuais por un pequeno tanque onde uns separadores de aceites flotantes retiran a graxa da superficie. Na base do tanque pode haber saídas de burbullas de aire que axudan a que a graxa forme unha escuma superficial doada de recoller. Porén, ás veces este proceso non se fai no pretratamento senón no tratamento primario, e moitas plantas de tratamento utilizan tanques de sedimentación (clarificadores) primarios que teñen separadores de superficie mecánicos para a retirada das graxas.
Tratamento primario Na fase de sedimentación primaria, as augas residuais flúen a través de grandes tanques, ou depósitos decantadores de "presedimentación", "tanques de sedimentación primaria" ou "clarificadores primarios".Huber Company, Berching, Germany (2012). "Sedimentation Tanks." Nestes tanques sedimentan os lodos mentres que as graxas van á superficie e son retiradas. Os tanques de sedimentación primaria están xeralmente provistos de raspadores mecánicos que continuamente retiran os lodos do fondo cara a unha moega na base do tanque, desde onde se bombea ás instalacións para o tratamento de lodos.Páx. 9–11 Ás veces recupérase o aceite e graxa retirado da superficie por saponificación.
A sedimentación faise por gravidade ou axudada por coagulantes e floculantes (sales de ferro, aluminio e polielectrólitos floculantes), que fan precipitar o fósforo, os sólidos en suspensión moi finos ou os que están en estado de coloide.
Tratamento secundario O tratamento secundario está pensado para degradar o contido biolóxico (materia orgánica) das augas residuais derivado de residuais humanos, restos de alimentos, xabóns e deterxentes. A maioría das estacións municipais tratan o licor residual sedimentado utilizando procesos aerobios biolóxicos. Para ser efectiva, a biota microbiana que realizará isto necesita oxíxeno molecular e alimento para vivir. As bacterias e protozoos consomen os contaminantes solubles orgánicos biodegradables (azucres, graxas, moléculas orgánicas de cadea curta etc.) e xuntan a maioría das fraccións menos solubles en flóculos. Os sistemas de tratamento secundario clasifícanse como de película fixa ou de crecemento en suspensión. Os sistemas de película fixa ou de crecemento adherido inclúen filtros de goteos, biotorres, e contactores biolóxicos rotatorios onde a biomasa crece sobre un medio e as augas residuais pasan sobre a súa superficie.Páx. 11–13 O principio de película fixa foi máis desenvolvido nos reactores de biofilm de cama móbil (MBBR), e nos procesos (IFAS) de lodos activados de película fixa integrada. Un sistema de película de cama móbil normalmente ten unha pegada ecolóxica menor que os sistemas de crecemento en suspensión.Black & Veatch, Inc. leaflet at the Wayback Machine (archived October 26, 2010). .