Aguas residuales para niños
Las aguas residuales, también conocidas como aguas usadas o aguas servidas, son cualquier tipo de agua que ha sido utilizada por las personas y cuya calidad ha cambiado. Esto incluye el agua de nuestras casas, de las ciudades, y los líquidos de industrias o minas. También se consideran aguas residuales las aguas de lluvia que se mezclan con estas.
Es muy importante manejar bien las aguas residuales. Necesitan sistemas especiales para ser recogidas, tratadas y luego devueltas al ambiente. Si no se tratan correctamente, pueden causar mucha contaminación.
La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) explica que el agua residual es aquella que ya no sirve para el propósito inicial, pero que podría ser útil para otra cosa en otro lugar. Por ejemplo, el agua usada en una casa podría, después de tratarse, servir para regar.
Las aguas residuales de las ciudades deben ir por un sistema de tuberías llamado red de saneamiento o alcantarillado. Luego, llegan a unas instalaciones especiales llamadas estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Allí se limpian antes de ser devueltas a ríos o mares. Lamentablemente, en muchas partes del mundo, la mayoría de estas aguas no se tratan.
En lugares donde no hay un sistema de alcantarillado central, las aguas residuales se tratan en el mismo sitio. Esto se hace generalmente con fosas sépticas o, a veces, con sistemas de filtrado biológico.
Contenido
¿Qué son las aguas usadas?
A las aguas residuales que vienen de los hogares se les llama también aguas servidas. Se les dice "servidas" porque ya fueron usadas y son un residuo. También se les llama "cloacales" porque se transportan por cloacas, que son grandes tuberías. En algunos sistemas, estas aguas se mezclan con el agua de lluvia y el agua que se filtra del suelo.
Cuando las aguas usadas contienen desechos corporales, se les conoce como aguas negras.
¿Cómo son las aguas residuales?
Todas las aguas naturales tienen otras sustancias en pequeñas cantidades. Las aguas residuales, además, contienen impurezas de los procesos que las generaron. Pueden venir de ciudades, industrias o incluso laboratorios.
Las aguas residuales se pueden clasificar por su estado físico:
- Partículas que están en suspensión (flotando).
- Partículas muy pequeñas llamadas coloidales.
- Sustancias que están disueltas en el agua.
Las partículas suspendidas y coloidales se miden juntas como "sólidos suspendidos totales (SST)".
Composición química
Las aguas servidas están compuestas por un 99% de agua y un 1% de sólidos. Estos sólidos pueden ser:
- Inorgánicos: Como nitrógeno, fósforo, cloruros, sulfatos, carbonatos y algunas sustancias que pueden ser tóxicas como arsénico, cianuro, cadmio, cromo, cobre, mercurio, plomo y zinc. Se investigan formas de eliminar estos elementos.
- Orgánicos: Se dividen en los que tienen nitrógeno (como proteínas, ureas, aminas y aminoácidos) y los que no (como celulosa, grasas y jabones).
La cantidad de materiales orgánicos se mide con pruebas como la DBO (Demanda Biológica de Oxígeno).
Características biológicas
Una razón muy importante para tratar las aguas residuales es eliminar los gérmenes que pueden causar enfermedades. Estos gérmenes provienen de los desechos humanos y, al eliminarlos, se evita que se propaguen enfermedades. Algunos de estos gérmenes son:
- Coliformes totales
- Coliformes
- Salmonella
- Virus
Materia en suspensión y disuelta
Para el tratamiento, se distinguen dos tipos principales de materia:
- Materia en suspensión: Se separa con tratamientos físicos como la sedimentación (dejar que las partículas se asienten) y la filtración. Las grasas se separan por flotación.
- Materia disuelta: Si es orgánica, se usan tratamientos biológicos que la transforman en material celular. Si es inorgánica, se usan métodos más complejos como la ósmosis inversa.
Los métodos de tratamiento se eligen según el tipo de contaminación. Para la materia en suspensión, se usan la sedimentación y la filtración. Para la materia disuelta orgánica, se usan tratamientos biológicos. Para la inorgánica, se usan métodos de membranas.
Parámetros importantes
Algunos de los valores que se miden en las aguas residuales para saber su calidad son:
- temperatura
- pH (qué tan ácida o básica es)
- Sólidos en suspensión totales (SST)
- materia orgánica (medida como DQO y DBO)
- nitrógeno total Kjeldahl (NTK)
- nitrógeno amoniacal y nitratos
También se consideran el fósforo total, nitritos, sulfuros y sólidos disueltos.
Efectos en el ambiente
La contaminación del agua ocurre cuando se introducen sustancias o energía que cambian su calidad, dañando su uso futuro o su función ecológica.
Los principales problemas que causan las aguas residuales sin tratar en el ambiente son:
- Disminución del oxígeno: Las sustancias orgánicas en el agua son descompuestas por microorganismos, que consumen el oxígeno disuelto. Si no hay suficiente oxígeno, el agua puede volverse oscura, oler mal y contener gérmenes.
- Sustancias tóxicas: Algunos compuestos tóxicos pueden dañar a los organismos que limpian el agua e intoxicar a los animales en la cadena trófica.
- Materia en suspensión: Reduce la entrada de luz en el agua y puede afectar la respiración de muchos animales acuáticos.
- Cambios en el equilibrio del agua: Alteran el balance de sales y el pH del agua.
Tratamiento de las aguas residuales
Toda agua residual debe ser tratada para proteger la salud pública y el medio ambiente. Antes de tratarla, es necesario saber qué contiene. Esto se llama "caracterización del agua" y ayuda a los ingenieros a diseñar la planta de tratamiento adecuada.
Una Estación depuradora de aguas residuales tiene la misión de eliminar la contaminación química y biológica que pueda dañar a las personas, plantas y animales. Así, el agua puede ser devuelta al ambiente en buenas condiciones. Una planta bien manejada debe eliminar al menos el 90% de la materia orgánica y los gérmenes.
El tratamiento primario elimina el 60% de los sólidos suspendidos y el 35% de la DBO. El tratamiento secundario elimina el 30% de los sólidos suspendidos y el 55% de la DBO.
Etapas del tratamiento
El proceso de tratamiento se divide en cuatro etapas: pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria.
Etapa preliminar
Esta etapa tiene dos objetivos:
- Medir y controlar la cantidad de agua que llega a la planta.
- Quitar los objetos grandes que flotan, la arena y, a veces, la grasa.
Las plantas suelen estar diseñadas para tratar un volumen constante de agua. Como el agua residual de una comunidad no llega siempre en la misma cantidad, se usan sistemas para que el flujo sea uniforme.
Al inicio de la planta, se filtra el agua para separar sólidos y grasas. Esto se hace con rejillas, tamices y desarenadores. También se puede hacer una "preaireación" para eliminar olores y aumentar el oxígeno en el agua, lo que ayuda a evitar malos olores después.
Etapa primaria
Aquí se eliminan los sólidos en suspensión dejándolos asentar por gravedad. A veces se añaden coagulantes para ayudar a que las partículas se unan y se asienten más rápido.
Esto se hace en "estanques de sedimentación primarios" o "clarificadores primarios". En esta etapa se elimina entre el 60% y el 70% de los sólidos en suspensión.
Etapa secundaria
El objetivo es eliminar la materia orgánica disuelta y coloidal. Esto se logra con un proceso biológico de oxidación, seguido de sedimentación. En este proceso, microorganismos (principalmente bacterias) se alimentan de la materia orgánica, transformándola en anhídrido carbónico y agua. Esto crea una biomasa bacteriana que se asienta en el "decantador secundario". Así, el agua se limpia, pero se producen unos fangos que deben ser eliminados.
Los microorganismos pueden estar flotando en el agua (como en los "fangos activados") o adheridos a un material.
Etapa terciaria
Esta etapa busca eliminar contaminantes específicos, como los fosfatos de los detergentes. Los fosfatos pueden causar un crecimiento excesivo de plantas acuáticas, lo que consume el oxígeno y daña la vida animal en el agua. No todas las plantas tienen esta etapa, depende de la composición del agua y su destino final.
Pasos principales del tratamiento
Desinfección
Las aguas tratadas suelen contener microorganismos que sobreviven a las etapas anteriores. Por eso, es necesario desinfectar el agua, especialmente si va a ser descargada en lugares de recreo o donde se cultivan mariscos.
Los métodos más comunes son la cloración y la ozonización. La cloración es la más usada por ser económica y efectiva. Sin embargo, el cloro es tóxico para la vida acuática, por lo que el agua clorada debe ser "declorada" antes de ser devuelta a la naturaleza.
Para la salud pública, se considera aceptable que el agua tratada contenga menos de 1000 coliformes por cada 100 mL.
Tratamiento de los fangos
Los sedimentos que se forman en las etapas primaria y secundaria se llaman fangos. Contienen mucha agua, microorganismos y contaminantes. Existen varios métodos para tratarlos, como la "digestión anaerobia", "digestión aerobia", "compostaje", "acondicionamiento químico" y "tratamiento físico". El objetivo es destruir los microbios y reducir la humedad.
- La digestión anaerobia se hace en un tanque cerrado sin oxígeno, usando bacterias que no necesitan aire. Produce metano y anhídrido carbónico.
- La digestión aerobia se hace en un tanque abierto con oxígeno, usando bacterias que sí necesitan aire. Produce anhídrido carbónico y agua, y no genera malos olores.
- El compostaje mezcla el fango con otros materiales para reducir su humedad.
- El acondicionamiento químico usa sustancias para ayudar a que los sólidos se asienten.
- El tratamiento físico incluye calor y congelación.
Después de la digestión, los fangos aún tienen mucha agua, por lo que se deshidratan. Esto se hace con "lechos de arena" o máquinas como "filtros prensa" y "centrífugas".
Los fangos deshidratados deben ser eliminados de forma segura para el ambiente. Pueden llevarse a rellenos sanitarios o, si no son tóxicos, usarse en terrenos agrícolas. Lo más común es que se lleven a rellenos sanitarios o se quemen.
Tratamiento de aguas residuales con biotecnología
La naturaleza limpia el agua gracias a bacterias que se alimentan de los desechos. Los sistemas de tratamiento por biodigestión usan estas bacterias de forma controlada para acelerar el proceso natural. Se ponen las bacterias en contacto con el agua usando diferentes estructuras, como rodillos o módulos, que tienen una "película fija" de bacterias.
Esta tecnología de película fija es una opción muy eficiente para limpiar el agua residual, ya que requiere menos espacio, es fácil de usar y tiene un costo razonable.
Una nueva directiva europea busca mejorar aún más el tratamiento de las aguas residuales urbanas para proteger el agua, los recursos hídricos y el medio ambiente, y avanzar hacia un futuro más sostenible.
Véase también
En inglés: Sewage Facts for Kids
- Aguas grises
- Laguna aeróbica
