Apunte Tratamiento de Líquidos Cloacales (1)

8/17/2019 Apunte Tratamiento de Líquidos Cloacales (1)

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Tratamiento de líquidos cloacales

Saneamiento

El término saneamiento se refiere, en el caso de las aguas servidas generadas en un núcleo poblacional, a las obras que hacen posible su conducción y posterior tratamiento a fin de reducir

la posibilidad de contaminación.

El término saneamiento tiene un significado más amplio y es usado para describir una serie de

acciones que están dirigidas a reducir la diseminación de patógenos y a mantener un ambiente

habitable saludable. Las acciones específicas relacionadas con el saneamiento incluyen,

conducción y tratamiento de aguas residuales, manejo de desechos sólidos y manejo de aguas

pluviales.

La recolección de los líquidos cloacales a través de redes (cañerías) no data de hace muchos

años. El tipo de recolección individual de excretas, como muestra la foto 1, mediante baldes,

corresponde a una calle de Delft (Países Bajos), práctica que se dio hasta el año 1974. Como se

puede apreciar la historia del saneamiento, tal como se lo concibe hoy, data en países

desarrollados de no más de 40 años. Es así que las soluciones básicas al tratamiento de este tipo

de líquidos en países en desarrollo sea aún una materia pendiente.

Figura 1. Recolección individual de excretas.

El método utilizado que muestra la figura 1, además de lo precario y poco higiénico, no se

podría sostener en la actualidad, debido a la densidad de población y la imposibilidad de

circulación en las calles. De todas formas ya en aquella época se planteaba la necesidad de una

disposición final, esto es, un esquema de tratamiento de los desechos en forma centralizada queocasione el menor impacto ambiental.


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Esta disposición final en el caso de las excretas recolectadas en los barriles es lo que

actualmente conforma una planta de tratamiento de líquidos cloacales o planta depuradora. Esta

planta que tratará el líquido que llega a la misma conducido por las redes cloacales tendrá como

objetivo reducir los tenores de sustancias contaminantes para disponer ese líquido y los

subproductos generados en forma ambientalmente segura.

La situación actual de la población mundial abastecida por el servicio de agua y cloacas se

puede resumir en las siguientes cifras. Alrededor del 80% de la población mundial cuenta con

acceso al agua tratada y el 50% está servida por red cloacal o alcantarillado con cierto nivel de

tratamiento. Como se puede observar la población servida con cloacas o alcantarillado a nivel

mundial presenta una diferencia importante con respecto a la población que accede al servicio

de agua.

Líquido Cloacal

El término líquido cloacal engloba principalmente las aguas negras y las aguas grises generadas

en una vivienda o conjunto de viviendas más el aporte de infiltraciones y desechos particulares

en menor proporción.

Aguas Grises: agua generada en el lavado de alimentos, ropa, platos y cubiertos, y personas.

No contiene excrementos, pero contiene patógenos y materiales orgánicos.

Aguas Negras: la mezcla de orina, heces y agua de arrastre y material seco de limpieza (p.ej.

papel higiénico). Tiene alto contenido de material orgánico y patógenos.

Efluente séptico: material líquido y sólido bombeado de una cámara séptica, pozo negro u otra

fuente primaria de tratamiento. Este tipo de efluente, en ausencia de red cloacal, es transportado

a su correspondiente tratamiento por lo que se conoce como “camiones atmosféricos” o de

“desagote”.

Generación - Contaminación – Tratamiento – Destino final

Los líquidos cloacales, como ya se comentara, se generan a partir del uso del recurso agua en

actividades humanas, estas actividades le confieren al agua determinadas características que

condicionarán el tipo de tratamiento previo a su disposición final o vuelco a un curso receptor.


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Estas características que se engloban con el término contaminación se pueden discriminar y

cuantificar a través de ensayos de laboratorio que en conjunto reciben el término de

caracterización del líquido cloacal.

La cuantificación de estos parámetros se realiza a través de técnicas estandarizadas de

laboratorio y son esos valores los que nos ayudan a proyectar las instalaciones apropiadas para

la depuración de los mismos previa a su descarga en un cuerpo receptor o a su disposición final.

La otra componente fundamental para el diseño de las obras de tratamiento será el caudal, es

decir la cantidad de líquido por unidad de tiempo que ingresará en las instalaciones a proyectar.

Como se podrá suponer este caudal estará en relación directa con el consumo de agua por

habitante y con la cantidad de habitantes de la zona a sanear.

Es decir que las particularidades de diseño de la planta depuradora estarán determinadas en una

primera instancia por la cantidad de líquido crudo a tratar, la caracterización (calidad) de ese

líquido y las condiciones que debe cumplir una vez que ha sido tratado.

Respecto a las condiciones que deberá cumplir el líquido una vez tratado estas estarán dadas

por:

• Requerimiento ambiental de la disposición final o reuso del recurso

• Normativa vigente

En ambas situaciones se trata de garantizar valores de parámetros contaminantes que ocasionen

el menor daño ambiental posible. Un ejemplo de daño ambiental en lagos o cuencas “cerradas”

lo constituye la eutrofización.

En resumen y esquemáticamente se puede presentar la problemática de los líquidos cloacales

como se muestra en la figura:


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Figura 2. Diagrama de flujo de los líquidos cloacales.

Caracterización

La composición usual de los líquidos cloacales se puede agrupar como sigue según las

diferentes propiedades de sus componentes.

Tabla 1. Características de los líquidos cloacales.

Fisicas Químicas Bacteriológicas

• Temperatura

• Olor: Amoníaco,Sulfuros

• Escatol, Mercaptanos

• Color

• Según su condición:Fresco, Viejo, Séptico

• Materia Orgánica:Hidratos de carbonoProteínas, Grasas

• Materia inorgánica:Principalmente cloruros, sulfatosy fosfatos de sodio, calcio,

magnesio y potasio

• Agentes tensoactivos:Sulfatos de alquilo lineales(biodegradables)

• Bacterias entéricas(flora intestinal)

• Microorganismospatógenos:

Bacterias enteropatógenasParásitos

Virus

Agentesquímicos,

energía

Zona aSanear

PlantaDe uradora

Subproductos

Insumos

CalidadsegúnNormativao destino

Barros,

gases

Barrio,

ciudad.

Contaminado –

caracterización

LíquidoTratado

ReusoTerrenoCurso deagua

DisposiciónFinal

LíquidoResidual


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Tabla 2. Valores usuales de concentración de sustancias y parámetros de evaluación de un líquidocloacal. (Fuente Metcalf & Eddy)

A los fines de la evaluación cuantitativa de cada uno de los compuestos contaminantes existen

técnicas de laboratorio que permiten analizar estos componentes a través de muestras de los

líquidos a tratar. La obtención y conservación de la muestra es una instancia importante en el

proceso de caracterización y también está condicionada a cumplir ciertos estandares para hacer

comparables y valederos los resultados obtenidos en el laboratorio.

A título orientativo se presentan en la tabla 2 los rangos de valores de los parámetros mas

comunes que sirven para la caracterización de un líquido cloacal.

Normativa

Cuando se diseña una obra de tratamiento de líquidos cloacales, esta deberá garantizar una

calidad en el efluente de forma de producir el menor impacto ambiental posible, ya sea por la

descarga del líquido tratado como por la disposición final de los subproductos generados. Una

Contaminantes Unidad Débil Medio Fuerte

Sólidos Totales mg/l 350 720 1200Disueltos Totales mg/l 250 500 850Fijos mg/l 145 300 525Volátiles mg/l 105 200 325SólidosSuspendidos

mg/l 100 220 350

Fijos mg/l 20 55 75Volátiles mg/l 80 165 275Sólidossedimentables

mg/l 5 10 20

DBO5, 20ºC mg/l 110 220 400Carbón OrgánicoTotal

mg/l 80 160 290

DQO mg/l 250 500 1000Nitrógeno mg/l 20 40 85Orgánico mg/l 8 15 35Amoníaco mg/l 12 25 50Nitritos mg/l 0 0 0Nitratos mg/l 0 0 0Fósforo mg/l 4 8 15Orgánico mg/l 1 3 5Inorgánico mg/l 3 5 10Cloruros mg/l 30 50 100Sulfato mg/l 20 30 50Alcalinidad mg/l 50 100 200Grasa mg/l 50 100 150

Coliformes Totales NMP/100ml

106

–107

107

–108

107

–109

Comp. volátilesorgánicos

µg/l 400


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forma de cuantificar ese nivel de calidad requerida es a través de la normativa que indique para

cada parámetro y su correspondiente determinación en laboratorio, el valor de referencia a

alcanzar.

Surgen así, diferentes normas o estandares de calidad a evaluar en muestras obtenidas de

efluentes de plantas de tratamiento. Estos estandares fijan los valores máximos para cada

parámetro que caracterizan el efluente (como los presentados en tabla 2 para un líquido crudo)

De la misma forma se fijan los valores de parámetros a cumplir en la disposición final de

subproductos generados, como por ejemplo los barros, dando origen a la normativa para

disposición final de barros generados o biosólidos.

Las normativas a cumplir forman parte de los datos de base para el diseño de las plantas, ya que

de estos valores dependerá el tipo y el grado de tratamiento. Las mismas varían según el lugar,

el destino final de los efluentes, la cantidad descargada, etc. De esta forma surge para un mismo

parámetro (por ejemplo Demanda Bioquímica de Oxígeno) un valor a cumplir si la descarga es

en un curso superficial aguas arriba o aguas debajo de una obra de toma o si el líquido tratado se

utilizará para riego. Todas estas combinaciones de situaciones dan origen a las diferentes

normativas que regulan las calidades de vuelco o indirectamente el grado de tratamiento.

Sistemas de recolección y tratamiento

Con el término sistema de saneamiento se engloba a la forma de generar el efluente, su

recolección y transporte, su tratamiento y su disposición final. El sistema de saneamiento

elegido dependerá, entre otros, de la magnitud de la población a sanear, del nivel de tratamiento

requerido, de la disponibilidad de agua y energética, del tipo de suelo, del nivel de manejo

(individual, público), etc. En la figura 3 siguiente se presentan los distintos tipos de sistemas

más usuales.


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Figura 3. Clasificación de los sistemas de saneamiento.

Tipos de tratamiento

Los procesos de depuración de los líquidos cloacales se agrupan según las propiedades en que

se base ese proceso de depuración. Estos procesos se pueden dar en forma parcial o completa

según sea el grado de tratamiento o depuración que se pretenda alcanzar y este a su vez según

las exigencias del medio o de la imposición de la normativa.

Tipo de Tratamiento PRIMARIO SECUNDARIO TERCIARIO

ObjetivoRemoción de sólidos,

grasas, aceites

Remoción de materia

orgánica

Remoción de nutrientesy organismospatógenos. (además

pesticidas, metalespesados)

Proceso utilizado Físico Biológico Biológico/Químico

Tratamiento Cuaternario: Cuando se requiere el reuso del líquido cloacal para suministro

como agua potable. Básicamente incluye la ósmosis inversa y la tecnología de membrana.

Tratamiento Primario o Pretratamiento

El pretratamiento de las aguas se define como el proceso de eliminación de los constituyentes

cuya presencia pueda provocar problemas de mantenimiento y funcionamiento de los diferentes


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procesos, operaciones y sistemas auxiliares, o dicho de otra manera, son procesos físicos para la

eliminación de sólidos, flotantes o minimizar las variaciones de calidad del líquido a tratar.

Las unidades más usuales donde se desarrolla este tipo de tratamiento son:

• Rejas

• Tamices

• Desarenadores

• Sedimentadores

• Compensación

• Flotación

La ubicación de las unidades que realizan este tipo de proceso es al principio de la línea de

tratamiento. El diseño de cada unidad dependerá del tipo de material que se pretenda remover.

Al igual que los demás procesos que componen la planta, también generarán subproductos

derivados de la sustancia que removieron de la corriente líquida. Surge así la necesidad de

evaluar que se hace con las sustancias removidas, las mismas deberán tener un tratamiento o

disposición final que a su vez provoquen un impacto ambiental mínimo.

RejasLas rejas consisten en estructuras de acero de

determinado paso (distancia entre barrotes) que

protegen las instalaciones aguas abajo de material

grueso que sería arrastrado por la corriente de agua

cruda. Este paso oscila entre 10 y 100 mm. La

limpieza de las mismas puede ser realizada de

forma manual o automática.

Tamices

Este dispositivo de tratamiento primario se ubica generalmente aguas abajo de las rejas, se

fabrican usualmente en acero inoxidable y tienen un paso mucho mas reducido que las rejas.

Este paso oscila entre 0.25 y 1.50 mm y su configuración puede ser:

• de discos

• de bandeja

• cilíndrico de paso simple

• cilíndrico de paso doble


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Desarenadores

Básicamente, la remoción de arena o desarenado, tiene como finalidad retener partículas tales

como gravas, arenas y en general todo tipo de pequeñas partículas inorgánicas que puedan

acumularse en las unidades de tratamiento ubicadas aguas abajo o producir el desgaste de

equipos mecánicos. A diferencia de los sedimentadores, estas unidades se diseñan como canales

aptos para reducir la velocidad del flujo y así permitir la decantación de partículas discretas

como las arenas.

Sedimentadores

Los sedimentadores son estructuras

cilíndricas o rectangulares que se diseñan

para que el líquido a tratar permanezca un

cierto tiempo dando lugar al proceso de

sedimentación preferentemente de sólidos

orgánicos putrescibles. Están provistas en

todos los casos con dispositivos (barredores)

que permitan la remoción del material

sedimentado y el que eventualmente flote.

CompensaciónCuando la variación en el tiempo del caudal y la calidad de un efluente residual es elevada, se

puede esperar en el funcionamiento de una planta de tratamiento un deterioro de la eficiencia

respecto al valor óptimo que podría conseguirse. La compensación se utiliza para superar los

problemas operacionales causados por estas variaciones y mejorar la eficiencia de los procesos

posteriores.

Flotación

Se trata de un proceso de separación de las partículas en suspensión mediante la capacidad deflotar de alguna de ellas. Esta condición se logra en unidades que garanticen un cierto tiempo de

permanencia sin el agregado de aire. Una modificación de esta propiedad para mejorar el

rendimiento lo constituye la adición de burbujas de aire, en una solución sobresaturada. Los

sólidos se adhieren a las burbujas en su recorrido ascendente y son separados en superficie por

un barredor. Este procedimiento da origen al dispositivo DAF (dissolved air flotation) muy

utilizado en tratamiento de efluentes industriales.


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Tratamiento Secundario o Biológico

Este tipo de tratamiento tiene por objetivo la remoción de la materia orgánica presente en el

líquido cloacal mediante procesos biológicos. Con la denominación de proceso biológico se

abarca la totalidad de los procesos de estabilización de la materia orgánica mediante la actividad

de microorganismos específicos. Estos organismos deberán contar para la concreción de este

proceso con la presencia, entre otros factores, de sustrato (materia orgánica asimilable por los

microorganismos) y condiciones ambientales propicias para su desarrollo y reproducción.

Clasificación de los sistemas según necesidad de mecanizado

Para que se desarrolle el proceso biológico tendiente a estabilizar la materia orgánica es

necesaria la implantación de un sistema de tratamiento compuesto por reactores o unidades

donde se realicen los procesos. Existen dos grupos bien diferenciados de sistemas de

tratamiento que refieren al requerimiento de equipamiento y energía para algunos en

contraposición con los sistemas naturales que no demandan equipos mecanizados. Los procesos

biológicos se desarrollarán con mayor o menor eficiencia según se implemente un sistema u

otro pero los principios de la acción de los microorganismos en la degradación de la materia

orgánica son similares a ambos.

Ejemplos de distintos tipos de sistemas lo constituyen:

Sistemas MecanizadosLODOS ACTIVADOS, LECHOS PERCOLADORES, BIODISCOS, LAGUNAS AERADAS

Sistemas Naturales

LAGUNAS DE ESTABILIZACION, HUMEDALES

Clasificación de los Procesos Biológicos

La primera distinción en los procesos biológicos está dada por la condición de presencia o

ausencia de oxígeno en el medio, de allí que lo organismos encargados de la degradación de lamateria orgánica se denominen aerobios (se desarrollan en presencia de oxígeno) o anaerobios

(se desarrollan en ausencia de oxígeno). Según las condiciones que se le otorguen al medio

donde se llevará a cabo la remoción de materia orgánica se estará en presencia de un proceso

AERÓBICO o ANAEROBIO.

En la figura siguiente se resumen los dos tipos de procesos y sus subproductos.


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Figura 4. Procesos de estabilización de la materia orgánica.

Como ya se indicó los procesos biológicos requieren de la presencia de bacterias o

microorganismos que asimilen el sustrato (materia orgánica). Esta asimilación se podrá

materializar en un reactor diseñado para favorecer las condiciones de desarrollo de los

organismos, surgen así diferentes formas de fijar esa masa biológica para efectivizar el contacto

con el líquido cloacal a tratar, Estas formas de desarrollar el cultivo (biomasa activa) y el

nombre del tipo de reactor se resumen en la figura siguiente.

Figura 5. Clasificación según la forma de desarrollar la biomasa en el reactor

PROCESOS AEROBIOS

PROCESOS ANAEROBIOS

MATERIA ORGÁNICA

MATERIA ORGÁNICA

Bacterias

Aerobias

Bacterias

Aerobias

Nuevas células

Bacterias

Anaerobias

Bacterias

Anaerobias

Dióxido de carbono

Agua

Metano

Sulfuros

Nuevas células

A n a e r ó b i c o s

Cámaras sépticas

Digestores anaeróbicos de lodos

Filtros anaeróbicos de alta carga A n a e r ó b i c o s

Cámaras sépticas

Digestores anaeróbicos de lodos

Filtros anaeróbicos de alta carga

A e r ó b i c o s

C u l t i v o

F i j o

C u l t i v o e n

s u s p e n s i ó n

Lagunas de estabilización

Lodos activados

Lechos percoladores

Lechos de grava con plantas acuáticas(wetlands)

Infiltración en el terreno

Biodiscos

A e r ó b i c o s

C u l t i v o

F i j o

C u l t i v o e n


C u l t i v o

F i j o

C u l t i v o e n



Lodos activados

Lechos percoladores



Biodiscos


Lodos activados

Lechos percoladores



Biodiscos


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Tecnologías de tratamiento secundario

Si bien el principio en que se basa el tratamiento secundario es válido para los dos procesos

citados, aerobios y anaerobios, la forma de implementarlos es variada dando lugar a distintos

tipo de tecnologías con distintos tipo de reactores o unidades de proceso.

Barros Activados

También llamados Lodos Activados o Fangos Activados. Es aquel proceso donde la

estabilización de la materia orgánica se logra a través de bacterias aeróbicas, desarrolladas en un

tanque de aeración mecanizado y donde la concentración de las mismas se mantiene en el

sistema mediante la recirculación del lodo biológico obtenido en la sedimentación posterior a la

aeración.

La línea de tratamiento de un sistema de barros activados se puede esquematizar como muestra

la figura 6. En la misma se aprecian las distintas etapas de tratamiento previo (rejas,

desarenador, decantador primario) y las correspondientes al tratamiento secundario (Reactor –

decantador secundario).

El reactor consiste en un recinto de algunas horas de permanencia (tiempo de residencia

hidráulico) donde el líquido ingresa y es sometido a una incorporación de aire a través de

aeradores o sistemas mecanizados de difusión de aire u oxígeno en la masa líquida. En estereactor, donde se garantiza cierto nivel de oxígeno disuelto, se desarrollarán bacterias aeróbicas

que asimilarán el sustrato (materia orgánica) provisto por el líquido a tratar.

Figura 6. Esquema de tratamiento de barros activados.

Fase

sólida

Fase

sólida

Fase

sólida(purga)

Rejas Desarenador Decantador

Primario

Decantador

Secundario

Curso

Receptor Reactor Medidor

de Caudal

Fasesólida

Fasesólida

Fase

sólida

Fase

sólida

Fase

sólida(purga)


Primario

Decantador

Secundario

Curso

Receptor Reactor Medidor

de Caudal

Fasesólida

Fasesólida


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Figura 7. Planta de barros activados a escala real.

Como se aprecia en la figura 6, existe una recirculación de barros desde el sedimentador

secundario al ingreso del tanque de aeración. Esta recirculación es la encargada de mantener la

concentración de organismos en el tanque de aeración, dado que por un lado la reproducción

puede incrementar esta concentración y el decaimiento o muerte puede reducirla, De esta forma

se recircula y se purga del sistema biomasa activa, es decir, microorganismos adaptados a esas

condiciones biológicas que harán mas eficiente la tarea de degradación del sustrato.

Características del sistemaLa tecnología de tratamiento de barros activados presenta entre las disponibles la mayor

eficiencia en remoción de materia orgánica (mayor al 90% en términos de DBO) Asimismo es

el sistema mecanizado que puede desarrollar además una remoción biológica de nutrientes.

La particularidad de este sistema es la importante demanda energética que requiere para su

funcionamiento y la gran producción de barro que genera, lo que hace que la línea de

tratamiento de este subproducto sea significativa y costosa de operar.

En resumen es el tratamiento biológico que mayor nivel de tratamiento ofrece, el que menor

área involucra para su emplazamiento y como contrapartida el que mayores costos operativos

presenta.

Dada la complejidad en su operación requiere de personal experto para su operación y un nivel

de control elevado que incluye en la mayoría de los casos, contar con laboratorio

microbiológico en la misma planta.


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Este tipo de planta suele presentar complicaciones de carácter biológico cuando por algún

motivo proliferan en el reactor organismos no deseables como lo son un tipo de bacterias con

escasa capacidad de sedimentación (filamentosas). Como se podrá deducir estas bacterias le

restarán eficiencia al sedimentador secundario dificultando además la recirculación y como

consecuencia deteriorando la calidad final del efluente.

Lechos Percoladores

El proceso que se lleva a cabo en los lechos percoladores consiste en “rociar” el líquido a tratar

sobre un manto de material (piedra, sintético) de forma que la biomasa activa que estabiliza la

materia orgánica se concentre en ese manto. A su vez estos microorganismos (aeróbicos)

reciben oxígeno por circulación natural (y a veces forzada) de aire en el manto.

La línea habitual de una planta de Lechos Percoladores se esquematiza en la figura 8. Como se

aprecia existe una recirculación del liquido (no de biomasa activa como en el caso de lodos

activados) Las configuraciones de esta recirculación varían en el punto de ingreso de ese caudal

recirculado pudiendo ubicarse al ingreso del Sedimentador primario o al ingreso del Lecho.

Figura 8. Esquema de tratamiento de lecho percolador.

Características del sistema

El sistema de lechos percoladores es un sistema de tratamiento biológico mecanizado, aeróbico,

de cultivo fijo cuyo objetivo es (entre otros) disminuir los contenidos de materia orgánica

logrando eficiencias de hasta un 90% medida en términos de DBO.

El “rociador” o distribuidor se acciona mediante energía hidráulica, es decir que se hace circularel líquido por dentro de los brazos del distribuidor y cuando es liberado en los picos se produce


Primario

Decantador

Secundario

Curso

Receptor

Lecho

Percolador

Medidor

de Caudal

Fasesólida Fase

sólidaFasesólida

Faselíquida

Fase

sólida

(purga)


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el giro por principio de acción y reacción. El sistema entonces demanda cierta energía para

disponer de esa carga hidráulica.

La biomasa que realiza la degradación de la materia orgánica crece en el interior del manto

hasta que es desprendida por su propio peso, por reacciones que generan gases y por la ayuda

del pasaje del líquido. El diseño contempla entonces un caudal de alimentación y una carga

orgánica lo suficientemente baja para garantizar el desarrollo de la biomasa y lo suficientemente

elevado para desprenderla y que no se produzca la colmatación del lecho. El sistema se

completa con un sedimentador secundario que recibe la biomasa desprendida del lecho y la

separa antes de su etapa final de desinfección.

Figura 9. Lecho percolador y parte de sedimentador primario.

Los problemas habituales de este tipo de sistema están generalmente asociados al mecanismo de

distribución, a la velocidad de giro del distribuidor y a una buena caracterización del líquido

crudo que garantice el aporte de carga para el desarrollo de la capa biológica y su posterior

aptitud para sedimentar. Otro problema lo constituye la proliferación de vectores en las capas

superiores húmedas del manto.

Los medios de percolación aptos para realizar el desarrollo de la biomasa serán entonces los que

ofrezcan mayor superficie frente a su volumen aparente, lo que se conoce con el nombre de

superficie específica. Se tienen mantos de piedra (volcánica, con poros) o bien mantos

sintéticos, de plástico, a granel (ruleros) u ordenaos (empaquetaduras de gran cantidad de planos

interiores)


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Biodiscos o Contactor Biológico Rotativo

Los biodiscos, al igual que los lechos percoladores, son sistemas aeróbicos de cultivo fijo. El

medio soporte donde se desarrolla la biomasa encargada de la degradación es un disco (serie de

discos) de material sintético y poroso que están alternativamente en contacto con el líquido y

con el aire. El giro de estos discos es tal que la biomasa se desarrolla por estar en contacto con

el sustrato durante la inmersión y por recibir oxígeno cuando el disco alcanza la parte libre de

líquido. La misma se desprende al cabo de ciertas revoluciones por propio peso y se reinicia el

proceso biológico de crecimiento.

Figura 10. Tambor con biodiscos.


Las unidades son precedidas y seguidas de sedimentación. Los biodiscos se montan en trenes detambores, con un eje horizontal común. Cada tambor aloja una serie de discos biológicos. Las

eficiencias en remoción de materia orgánica pueden llegar al 90% dependiendo de la carga

orgánica de ingreso. Es posible lograr cierto nivel de remoción de nitrógeno amoniacal con la

implementación de recirculación y para bajas cargas orgánicas superficiales.

Lagunas de Estabilización

Son estructuras simples, capaces de retener el líquido a tratar, donde se desarrollan procesos

depuradores naturales altamente eficientes, muy complejos, y aún no muy bien comprendidos.

Las lagunas no son otra cosa que estanques realizados generalmente en excavación o

terraplenamiento del suelo natural, algunas veces revestidos o con algún tratamiento de

impermeabilización para prevenir infiltraciones.

Los procesos bioquímicos que se desarrollan en su interior varían según el tipo de laguna pero

básicamente consisten en el desarrollo de microorganismos que se difundan en la masa líquida

que recibe el líquido a tratar o previamente tratado.


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El diseño apunta a garantizar un cierto tiempo de permanencia (días) a fin de que puedan

desarrollarse los mecanismos de depuración. Además se deberán tener en cuenta aspectos

hidráulicos como la minimización de cortocircuitos y zonas muertas.

Las lagunas de estabilización son aptas como esquema de tratamiento cuando se dan la mayoría

de estos factores:

Costo de terreno reducido

Suelo “trabajable”

Co-existencia de red cloacal y camiones atmosféricos

Factores climáticos favorables (luz solar y temperatura)

Cargas orgánica elevada con variaciones

Reducción de organismos patógenos


El sistema de lagunas de estabilización es un sistema de tratamiento biológico natural, de

cultivo en suspensión cuyo objetivo es (entre otros) disminuir los contenidos de materia

orgánica logrando eficiencias de hasta un 85% medida en términos de DBO si se combinan

varias lagunas en serie.

Los sistemas de lagunas son aptos además para el pretratamiento de líquidos sépticos o líquidos

transportados por camiones atmosféricos. Este tipo de líquido con gran concentración de sólidos

frente a la que presenta un líquido cloacal de red debe ser depurado en lagunas que operan

alternativamente, posibilitando el secado y la limpieza del barro acumulado.

Figura 11. Lagunas Campo Espejo (Mendoza, Arg.)


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Según sean los objetivos del sistema que se proyecte se pueden diseñar sistemas de lagunas que

realicen los tres tipos de tratamiento: Primario, Secundario y Terciario

En los estanques (lagunas) se desarrollan procesos anaeróbicos o aeróbicos según sean las

condiciones de diseño. De esta forma combinando la ubicación en la serie de lagunas, la carga

orgánica del líquido afluente, profundidades y diseños geométricos apropiados se logrará que

prevalezcan diferentes tipos de procesos de degradación.

Tipos de lagunas

Lagunas Anaeróbicas

Este tipo de lagunas presenta la particularidad de no tener oxígeno disuelto ni combinado en

toda su masa líquida, logrando de esta forma que los mecanismos de remoción sean

desarrollados por bacterias anaeróbicas. Se ubican generalmente como lagunas primarias, que

reciben el líquido crudo con alta carga orgánica. La eficiencia es de alrededor de un 50 % en

términos de DBO total para climas cálidos y requiere un tratamiento posterior para cumplir los

estandares de calidad. Se las diseña con una profundidad que oscila entre 3 y 6 metros a fin de

disminuir los efectos de la incorporación superficial del oxígeno atmosférico.

Lagunas Facultativas

Estas lagunas prevalecen los mecanismos de depuración aeróbica en casi toda su masa líquidafrente a los proceso anaeróbicos que se desarrollan en el fondo de la misma. Se trata entonces en

el diseño de favorecer esta condición reduciendo el tirante líquido de la misma (1.50 a 2.50 m)

de forma que tenga relevancia la difusión del oxígeno en contacto con la capa superficial.

Además de este mecanismo de aeración natural existe otro característico de este tipo de lagunas

cual es la oxigenación mediante el desarrollo de algas. Estos organismos tienen la facultad de

liberar oxígeno cuando desarrollan actividad fotosintética en presencia de la luz solar.

Este tipo de lagunas, muy utilizada en nuestro país, dada la disponibilidad de terreno y radiaciónsolar, alcanza una eficiencia de alrededor del 70 a 80 % de degradación de materia orgánica

medida en términos de DBO total y se ubica como laguna posterior a una anaeróbica o bien

como laguna primaria si la carga orgánica a tratar así lo permite.

Lagunas de maduración

Cuando las condiciones de salida de las lagunas precedentes en una determinada serie satisfacen

los requerimientos de vuelco de carga orgánica, puede entonces proyectarse una serie de

maduración para remoción de organismos patógenos constituyéndose así el tratamiento terciario


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de ese sistema. Estas lagunas resultan en una serie de estanques de escasa profundidad (< a 1.50

m) de forma de favorecer los mecanismos de destrucción por incidencia de los rayos UV que

penetran en todo el tirante líquido.

Humedales

Estos sistemas son estanques de retención del líquido, al igual que las lagunas, con la

particularidad de tener en su interior plantas que se sujetan a un medio soporte. En los mismos

tienen lugar mecanismos de sedimentación, de remoción de materia orgánica, de remoción de

nutrientes y de eliminación de patógenos que se logra por la descomposición natural, la

depredación por organismos superiores, y la propia sedimentación. El medio filtrante actúa tanto

como filtro para eliminar sólidos, como una superficie fija para que las bacterias se sujeten, y

como una base para la vegetación. Las raíces de las plantas juegan un papel importante al

mantener la permeabilidad del filtro o manto sostén.


Los humedales tienen una buena eficiencia en remoción de materia orgánica (alrededor del

80%). Se los utiliza generalmente en pequeñas poblaciones o grupo de viviendas. Su ubicación

en la línea de tratamiento es posterior a un pretratamiento para prevenir la colmatación del

medio soporte. Este está compuesto habitualmente de grava y arena.

La elección del humedal (wetland) es recomendable cuando se tenga como objetivo además de

la remoción de materia orgánica, la remoción de nutrientes por medios naturales.

Figura 12. Tipos de humedales artificiales.


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En la figura 12 se esquematizan los distintos tipos de humedales (Flujo

subsuperficial/Subsurface flow, Flujo Libre/Free Water, Flujo Vertical/Vertical Flow). El

esquema presenta un sistema que tiene como pretratamiento una laguna de estabilización

(estanque).

Laguna Aerada

Una variante del sistema natural de lagunas lo constituye la laguna aerada, donde al concepto

original de lagunas se le agrega una mayor capacidad de oxigenación mediante la instalación de

un mecanismo de aeración. El esquema de la línea de tratamiento se muestra en la figura 13. En

general este tipo de sistema tiene su aplicación cuando la población o el caudal y la carga

orgánica de ingreso son muy variables, por ejemplo en poblaciones turísticas. De esta forma se

tiene un sistema natural para abastecer la población de base y un equipamiento que se pone en

operación cuando se incrementa el caudal afluente.

Figura 13. Línea de tratamiento de lagunas aeradas.

Sistemas anaeróbicos

Existe una serie de sistemas o unidades de tratamiento donde se favorecen las condiciones para

desarrollar procesos biológicos anaeróbicos. En general este tipo de sistemas no son suficientes

para lograr por sí solos una calidad de salida que cumpla los estandares de calidad de efluentestratados. De allí que siempre formen parte de un sistema de tratamiento que se completa con

otras unidades de proceso usualmente aeróbicas.

La característica principal de los sistemas que se basan en procesos anaeróbicos es la de no

demandar energía para su desarrollo y generar biogases (metano) como subproduto

energéticamente aprovechable.

Fasesólida

Rejas Laguna de

sedimentación

Curso

Receptor

Laguna

Aerada

Medidor

de Caudal

Fase

sólida Fasesólida

Rejas Laguna de

sedimentación

Curso

Receptor

Laguna

Aerada

Medidor

de Caudal

Fase

sólida


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Asimismo la producción de barros en un proceso anaeróbico es marcadamente menor frente al

volumen de barros producido en un proceso aeróbico. Esta es una ventaja importante cuando se

evalúan costos de disposición de los barros generados en una planta de tratamiento de efluentes.

La desventaja principal es la de no alcanzar los mismos niveles de eficiencias de remoción de

materia orgánica que logran los sistemas aeróbicos.

Cámara Séptica

Es el ejemplo de sistema individual más aplicado en comunidades donde se requiere un

tratamiento previo a la disposición individual en pozos absorbentes o bien previo al vuelco a la

red de colectoras. La cámara consiste en una unidad estanca, sin ventilación, que asegure un

cierto tiempo de permanencia para que el líquido crudo esté en contacto con las bacterias

anaeróbicas que desarrollen la degradación de la materia orgánica. Los microorganismos

encargados de la estabilización conforman junto con los sólidos ingresantes el barro que se

deposita en el fondo de la cámara y deberán ser removidos periódicamente para no restar

capacidad hidráulica a la unidad. El ingreso y la salida de la cámara deberán diseñarse de

manera de no perturbar este barro biológico rico en biomasa activa.

Lagunas Anaeróbicas (ver lagunas de estabilización)

Tanques Imhoff

Los tanques Imhoff son estructuras diseñadas para recibir líquido cloacal crudo, sin tratamiento

previo, donde se desarrollan procesos de sedimentación y fermentación anaeróbica. El diseño

contempla la extracción de barros sedimentados, la remoción de espumas y flotantes y la

eliminación de gases producto del proceso anaeróbico. Se utilizaron durante mucho tiempo

como tratamiento único en plantas centralizadas, cuando los requerimientos de salida de

efluentes eran menos rigurosos. La complejidad de la ejecución de su estructura profunda hizo

poco ventajosa su construcción frente a otras unidades, pero las eficiencias logradas comotratamiento primario/secundario siguen siendo considerables.

El corte transversal clásico de un tanque Imhoff se presenta en la figura 14.


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Figura 14. Corte transversal tanque Imhoff.

UASB

Del inglés Upflow (ascendente) Anaerobic Sludge (barro) Blancket (manto) es un tipo de

reactor utilizado más comúnmente para sistemas de tratamiento centralizados. Su diseño

optimiza los procesos anaeróbicos incrementando el tiempo de contacto del barro (bacterias)

con el líquido ingresante como así también la forma de recuperación de los gases originados en

el proceso dando como resultado un aumento relativo en las eficiencia de remoción de materiaorgánica frente a las restantes tecnologías de tratamiento anaeróbico.

Figura 15. Sección de reactor anaeróbico.


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Sistemas individuales

El tratamiento de efluentes cloacales mediante sistemas individuales incluye aquellos

tratamientos que abastecen a viviendas únicas o a un grupo de éstas. Se caracterizan por su

simplicidad de operación y el diseño está determinado por métodos empíricos.

Los más utilizados son:

Cámaras sépticas, pozos absorbentes, zanjas de infiltración, letrinas, tratamiento ecológico, etc.

Las cámaras sépticas se describieron como ejemplo de sistemas anaeróbicos y constituyen un

efectivo pre-tratamiento cuando forman parte de un sistema individual de pozo absorbente o de

infiltración en el terreno.

Los pozos absorbentes son pozos desarrollados en el terreno donde el efluente cloacal se infiltra,

depositándose en el mismo un lodo biológico que será removido con una frecuencia variable.

Los Pozos Absorbentes son los más adecuados para terrenos con buenas propiedades de

absorción; no son adecuados para terrenos con barro, compactos o rocosos. Es importante

destacar que requiere pretratamiento para evitar que se colmate y puede afectar negativamente

las propiedades del terreno y de los acuíferos.

Las zanjas de infiltración es una forma de disposición de aguas negras y grises pretratadas.Consiste en distribuir el efluente a través de cañerías perforadas de forma de provocar una tasa

de aplicación en el terreno que permita la degradación con bacterias presentes en el sistema aire-

suelo y que no provoque anegamientos.

Desinfección

La desinfección es el tratamiento terciario destinado a la remoción de agentes patógenos. Es un

proceso físico o químico que mata o inactiva agentes patógenos tales como bacterias, virus y

protozoos impidiendo el crecimiento de microorganismos en fase vegetativa que se encuentrenen organismos vivos.

En el tratamiento de líquidos cloacales es la etapa previa a su descarga final y puede ser

implementado a través de distintas tecnologías como lo son:

- CLORACIÓN

- OZONO

- RADIACIÓN UV


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Cada una de estas tecnologías tendrá su campo de aplicación según sea la eficiencia requerida

en la inactivación, los costos asociados y las restricciones al desarrollo de subproductos como

puede ser la formación de trihalometanos.

El proceso más difundido en nuestro medio es la desinfección por aplicación de cloro ya sea

como cloro gaseoso o como hipoclorito de sodio, dependiendo de la magnitud de la planta de

tratamiento. La dosis y el tiempo de contacto del líquido a desinfectar con el agente

desinfectante son incógnitas a evaluar en el diseño de las unidades de desinfección.

Generalmente se determinan por ensayos de laboratorio.

Los procesos de desinfección con Ozono (O3) y rayos UV, si bien son económicamente poco

sustentables, tienen la ventaja de no generar subproductos tóxicos como ocurre con el Cloro.

En la figura 16 se muestra una instalación típica de cámara de desinfección, también llamado

laberinto de cloración.

Figura 16. Cámara de cloración.


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Tratamiento de barros

Como se detalla en el esquema de la figura 2, uno de los subproductos que genera el tratamiento

de líquidos cloacales es el barro o lodo. Este desecho deberá ser dispuesto en forma segura de

modo de ocasionar el menor daño ambiental posible. Para esto deberá cumplir con normas de

calidad de disposición final para tipo de sustancia.

Surge así la necesidad de implementar un tratamiento de estos productos dando origen a las

tecnologías de tratamiento de barros que al igual que sucede para líquidos diferirán entre sí en el

grado de depuración y en los costos de implementación.

Etapas de tratamiento de barros

1. Espesamiento

2. Digestión

3. Acondicionamiento

4. Deshidratación

Los dos objetivos específicos de estas etapas en conjunto es hacer el barro generado

sanitariamente apto y operativamente manipulable para su disposición final. El primero se logra

con la estabilización del mismo y se da mayormente en la etapa de digestión. El segundo se

logra con la reducción de la humedad e involucra las tres restantes.

Cada etapa del tratamiento de barros ofrece diferentes tecnologías para su implementación. En

las figuras siguientes se muestran a manera de ejemplo dos tecnologías para reducción de

volumen y secado como lo son los ESPESADORES y las PLAYAS DE SECADO.

Figura 17. Espesador de barros. Figura 18. Corte de playa de secado.


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Glosario

Afluente: el nombre general para el líquido que entra en un lugar o proceso, el efluente de un proceso es el afluente del siguiente.

DBO/ Demanda Bioquímica de Oxígeno: es una determinación de laboratorio que indica lacantidad de oxígeno usada por las bacterias para degradar la materia orgánica en las aguasresiduales (expresada en mg/l). Es una medida aproximada de la cantidad de material orgánicoque está presente en el agua: a mayor contenido orgánico, mayor cantidad de oxígeno paradegradarlo (mayor valor de DBO); a menor contenido orgánico, menos oxígeno requerido paradegradarlo (menor valor de DBO).

Biogás: es el nombre común para la mezcla de gases liberados en la digestión anaeróbica. Secompone de metano (50–75%), dióxido de carbono (25–50%) y cantidades variables denitrógeno, Sulfuro de hidrógeno, agua y otros componentes.

Biomasa: se refiere a la cantidad de organismos vivos. Se usa para describir la parte ‘activa’ de

los microorganismos (lodos biológios) que es responsable de degradar la materia orgánica.

Patógeno: agente biológico infeccioso (bacteria, protozoario, hongo, parásito, virus) que produce enfermedad o dolencia en su anfitrión.

Estabilizado: el término usado para describir el estado de la materia orgánica que ha sidocompletamente oxidada y esterilizada. Cuando la mayoría de la materia orgánica se hadegradado, las bacterias comienzan a tener hambre y consumen su propio citoplasma. Cuandoesto sucede, la materia orgánica restante de las bacterias muertas es degradada por otrosorganismos, lo que resulta en un producto completamente estabilizado.

Eutrofización: describe las concentraciones excesivas de nutrientes en un ecosistema acuático

que lleva a: (i) productividad incrementada de plantas verdes autótrofas y al bloqueo de luz delsol, (ii) elevadas temperaturas en el sistema acuático, (iii) agotamiento del oxígeno, (iv)crecimiento de algas, y (v) reducción de la variedad de la fauna y de la flora.

Tiempo de Retención o Residencia Hidráulica (TRH): define el tiempo (promedio teórico)que un líquido permanece en un reactor. Tiene la unidad de tiempo (t) y es calculado dividiendoel volumen del reactor (m3) por el caudal de ingreso (m3/h).


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Apunte Tratamiento de Líquidos Cloacales (1)

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