Los efluentes contienen sustancias de origen orgánico e inorgánico, y mucho más orgánico. Y si es más fácil deshacerse mecánicamente de las inclusiones inorgánicas, entonces se necesitan otros métodos para eliminar las impurezas orgánicas. Uno de los principales es el tratamiento biológico de aguas residuales. Aprenderá sobre sus características, variedades y tecnologías en este artículo.
El agua es vida, pero la consumimos limpia y la devolvemos sucia. Si no se limpian los desagües, muy pronto llegará la época de la “preciosa humedad”, descrita por muchos escritores de ciencia ficción. La naturaleza puede purificar el agua por sí misma, pero estos procesos son muy lentos. El número de personas está aumentando, el volumen de consumo de agua también está aumentando, por lo que el problema del tratamiento de aguas residuales organizado y completo es particularmente grave. La tecnología de purificación de agua más efectiva es la biológica. Pero, antes de considerar los principios básicos de su trabajo, debe comprender la composición del agua.
Composición de las aguas residuales domésticas
En cualquier casa con agua corriente también hay un sistema de alcantarillado. Proporciona procesos normales para el transporte de aguas residuales desde apartamentos y casas hasta las plantas de tratamiento. El agua ordinaria fluye en las tuberías de alcantarillado, pero contaminada. Las impurezas que contiene son solo del 1%, pero es él quien hace que el efluente no sea apto para su uso posterior. Solo después de la purificación, el agua puede reutilizarse para beber y en el hogar.
La composición exacta de las aguas residuales no se puede nombrar, ya que depende del lugar donde se tomó una muestra especial, pero incluso en el mismo lugar, la cantidad y el conjunto de impurezas pueden variar. Muy a menudo, el agua contiene partículas sólidas, impurezas biológicas, inclusiones inorgánicas. Todo es simple con la materia inorgánica: incluso el filtro más simple lo elimina, pero tendrás que luchar con la materia orgánica. Si no se hace nada, estas sustancias comienzan a descomponerse y forman un sedimento en descomposición (de ahí el desagradable "olor a aguas residuales" característico). Además, no solo la materia orgánica descompuesta comienza a pudrirse, sino también el agua.
En pocas palabras, la composición de las aguas residuales incluye grasas, tensioactivos, fosfatos, compuestos de cloruro y nitrógeno, productos derivados del petróleo, sulfatos. No pueden desaparecer del agua por sí solos, se necesita una limpieza compleja. El problema es especialmente agudo en aquellas casas en las que se ha instalado un sistema autónomo de drenaje y suministro de agua, porque cada sitio tiene un pozo negro y un pozo para agua. Si los desagües no se limpian, pueden entrar en el grifo y la situación se volverá potencialmente mortal.
Métodos para el tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales.
Las aguas residuales pueden autopurificarse en condiciones naturales, pero solo si su volumen es pequeño. Dado que el sector industrial está hoy muy desarrollado, los volúmenes de efluentes a la salida son significativos. Y para obtener agua limpia, una persona debe resolver el problema de las aguas residuales, es decir, su purificación. En total, existen varios métodos para purificar las aguas residuales: estos son mecánicos, químicos, fisicoquímicos y biológicos. Echemos un vistazo más de cerca a las características de cada uno de ellos.
La limpieza mecánica implica el uso de técnicas como la filtración y la sedimentación. Las principales herramientas son rejillas, tamices, filtros, sifones y trampas. Cuando el agua se somete a un tratamiento primario, ingresa al sumidero, un recipiente diseñado para sedimentar las aguas residuales con la formación de sedimentos. La limpieza mecánica se usa en la mayoría de los sistemas modernos, pero rara vez como un método independiente. Y es que no es adecuado para eliminar componentes químicos e impurezas orgánicas.
La limpieza química se lleva a cabo utilizando reactivos, productos químicos especiales que reaccionan con las impurezas contenidas en el agua y forman un precipitado insoluble. Como resultado, el contenido de suspensiones solubles se reduce en un 25 % y el de insolubles en un 95 %.
La purificación fisicoquímica implica el uso de técnicas como la oxidación, la coagulación, la extracción, etc. Estos procesos permiten eliminar las inclusiones inorgánicas del agua y destruir las impurezas orgánicas poco oxidadas. El método de limpieza física y química más popular es la electrólisis.
La purificación biológica es un proceso basado en el uso de microorganismos específicos y los principios de su actividad vital. Las bacterias atacan contaminantes orgánicos específicos y el agua se purifica.
Métodos de tratamiento biológico de aguas residuales y sus beneficios. Estaciones e instalaciones de tratamiento biológico de aguas residuales
Los métodos de tratamiento biológico de aguas residuales incluyen aerotanques, filtros biológicos y los llamados bioestanques. Cada método tiene sus propias características, que te contamos a continuación.
Aerotanques
Este método de tratamiento biológico implica la interacción de aguas residuales previamente limpiadas mecánicamente y lodos activados. La interacción tiene lugar en contenedores especiales: constan de al menos dos secciones y están equipados con sistemas de aireación. Los lodos activados contienen una gran cantidad de microorganismos aeróbicos que, en condiciones adecuadas, eliminan diversos contaminantes de las aguas residuales. El limo es un sistema complejo de biocenosis en el que las bacterias, sujetas a un suministro regular de oxígeno, comienzan a absorber impurezas orgánicas. La purificación biológica ocurre constantemente bajo una condición principal: el aire debe ingresar al agua. Cuando se completa el procesamiento orgánico, el nivel de demanda de oxígeno (DBO) cae y se suministra agua a las siguientes secciones.
En otras secciones, se incluyen en el trabajo las bacterias nitrificantes, que procesan un elemento como el nitrógeno de las sales de amonio con la formación de nitritos. Estos procesos son llevados a cabo por una parte de los microorganismos, mientras que la otra parte come nitritos con la formación de nitratos. Al finalizar este proceso, los efluentes tratados se alimentan al decantador secundario. Aquí precipita el lodo activado y el agua purificada se envía a los embalses.
Biofilter es una estación de tratamiento biológico popular entre los propietarios de casas de campo. Es un dispositivo compacto, que incluye un depósito con material de alimentación. En forma de película activa en el biofiltro existen microorganismos que realizan los mismos procesos que en el primer caso.
Tipos de instalación:
- de dos etapas;
- filtración por goteo.
El rendimiento de los dispositivos con filtración de tipo goteo es bajo, pero garantizan el máximo grado de tratamiento de aguas residuales. El segundo tipo es más productivo, pero la calidad de limpieza será casi la misma que en el primer caso. Ambos filtros constan de los llamados sistemas de "cuerpo", distribuidor, drenaje y distribución de aire. El principio de funcionamiento de los biofiltros es similar al principio de funcionamiento de los aerotanques.
estanques biológicos
Para llevar a cabo el tratamiento de aguas residuales por este método, debe existir un depósito artificial abierto en el que se llevarán a cabo los procesos de autolimpieza. Este método es el más efectivo, incluso los estanques poco profundos de hasta un metro de profundidad son adecuados. Una superficie importante permite que el agua se caliente bien, lo que también tiene el efecto necesario sobre los procesos vitales de los microorganismos involucrados en la purificación. Este método es más efectivo en la estación cálida: a una temperatura de aproximadamente 6 grados o menos, los procesos de oxidación se detienen. En invierno, la limpieza no se produce en absoluto.
Tipos de estanques:
- piscicultura (con dilución);
- multietapa (sin dilución);
- estanques de postratamiento.
En el primer caso, los efluentes se mezclan con agua de río, luego de lo cual se envían a estanques. En el segundo, el agua se envía al depósito sin diluir inmediatamente después de la decantación. El primer método requiere alrededor de dos semanas de tiempo, y el segundo mes. La ventaja de los sistemas multietapa es un precio relativamente bajo.
¿Cuáles son las ventajas del tratamiento biológico de aguas residuales?
El tratamiento biológico de aguas residuales garantiza casi un 100% de agua limpia. Sin embargo, tenga en cuenta que la bioestación no se utiliza como método independiente. Puede obtener agua cristalina solo si primero elimina las impurezas inorgánicas de otras maneras y luego elimina las orgánicas por métodos biológicos.
Bacterias aeróbicas y anaeróbicas: ¿qué es?
Los microorganismos utilizados en el proceso de tratamiento de aguas residuales se dividen en aerobios y anaerobios. Los aeróbicos existen solo en un ambiente que contiene oxígeno y descomponen completamente la materia orgánica en CO2 y H2O, al mismo tiempo que sintetizan su propia biomasa. La fórmula para este proceso es la siguiente:
CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + biomasa bacteriana,
donde CxHyOz es materia orgánica.
Los microorganismos anaerobios normalmente se las arreglan sin oxígeno, pero su crecimiento de biomasa también es pequeño. Las bacterias de este tipo son necesarias para la fermentación sin oxígeno de compuestos orgánicos con formación de metano. Fórmula:
CxHyOz -> CH4 + CO2 + biomasa bacteriana
Las técnicas anaeróbicas son indispensables a altas concentraciones de compuestos orgánicos, que superan el máximo permitido para los microorganismos aeróbicos. Con un bajo contenido de materia orgánica, los microorganismos anaerobios, por el contrario, son ineficaces.
Nombramiento de métodos biológicos de purificación de agua.
La mayoría de los contaminantes de las aguas residuales son sustancias de origen orgánico. Las principales fuentes de datos de contaminación y consumidores de efluentes tratados:
- Vivienda y servicios comunales, empresas de la industria alimentaria y complejos ganaderos.
- Empresas de las industrias química, de refinación de petróleo, de pulpa y papel y del cuero.
La composición de los efluentes en estos casos será diferente. Una cosa es segura: solo bajo la condición de una limpieza compleja con el uso obligatorio de métodos biológicos se pueden lograr resultados ideales.
Principios del tratamiento biológico y una lista del equipo necesario.
Teniendo en cuenta los principios actuales del tratamiento biológico, se está seleccionando el equipo para organizar una planta de tratamiento biológico. Opciones principales:
- estanques biológicos;
- campos de filtrado;
- biofiltros;
- tanques de aireación;
- metatanques;
- filtrar pozos;
- filtros de arena y grava;
- canales de oxidación circulantes;
- biorreactores.
Tenga en cuenta que se pueden utilizar diferentes métodos para el tratamiento de aguas residuales naturales y artificiales.
Tratamiento de aguas residuales por métodos biológicos: ventajas y desventajas
Los métodos biológicos son efectivos para limpiar las aguas residuales de la materia orgánica, pero solo se pueden lograr resultados realmente altos si se utilizan diferentes métodos de manera integrada. Además, las posibilidades de las bacterias no son ilimitadas: los microorganismos eliminan las impurezas orgánicas menores. El costo de las plantas de tratamiento biológico es relativamente bajo.
Todos los métodos de tratamiento de aguas residuales.
Antes de ingresar al sistema de tratamiento biológico, las aguas residuales deben someterse a una limpieza mecánica y, después, a una desinfección (cloración, exposición a ultrasonidos, electrólisis, ozonización, etc.) y desinfección. Por lo tanto, en el marco del tratamiento complejo de aguas residuales, también se utilizan métodos químicos, mecánicos, de membrana y reactivos.
