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Medio natural

Ciclo integral del agua

EL AGUA Y SUS USOS.

Estación depuradora de aguas residualesAsegurar la suficiente energía y agua para el bienestar de la humanidad, manteniendo, al mismo tiempo la salud ecológica, integridad y capacidad de recuperación de las cuencas hidrográficas, podría considerarse como uno de los mayores desafíos del siglo XXI.

El uso del agua va aumentando en relación a la cantidad de agua disponible. Los más de 6000 millones de habitantes en el planeta ya se han apropiado de agua dulce disponible en ríos, lagos y acuíferos subterráneos. Según los datos presentados en el 1º informe de la UNESCO del 2003 “Agua para todos, Agua para la vida”. A escala mundial, el 70% de la extracción anual de agua para el uso humano se destina a la agricultura (principalmente para regadío); para la industria el 22% y para el consumo doméstico (el hogar, agua de boca y saneamiento) representa un 8%. Estas cifras medias mundiales varían mucho de una región a otra del mundo.

Las personas utilizamos el agua habitualmente con tres fines principales: uso doméstico, uso agrícola y uso industrial.
Generalmente y a pesar de los peligros que puede ocasionar la presencia de sustancias tóxicas en el agua para las plantas, el agua para uso agrícola no suele tratarse químicamente.

Los usos del agua en la industria son muy variados y específios, por lo que puede necesitarse poco tratamiento como en el caso de aguas de enfriamiento, o por el contrario precisarse una pureza máxima como en el caso de la industria alimentaria.

Los tratamientos de agua son procesos que permiten extraer o modificar algunas sustancias que el agua ha adquirido de forma natural o como consecuencia de los usos y previos vertidos.

Los problemas de disponibilidad de agua para los diferentes usos son cada vez mayores, debido a las situaciones de escasez de recursos y del incremento continuado de las demandadas, por ello, se plantea la reutilización de aguas residuales una vez depuradas y la desalación.

Según sea la utilización posterior, los tratamientos pueden ser:

  • La potabilización, para agua de bebida. Proceso que consta de varias etapas que varían según la calidad del agua natural de partida, por lo general son el desbaste, aireación, coagulación-floculación, decantación-filtración, desinfección, tratamiento de fangos, desalación, ablandamiento.
  • Aguas de proceso para la industria, que requieren unas características de calidad que pueden ser más o menos exigentes, dependiendo del empleo en cada industria concreta.
  • Tratamientos de aguas residuales. Los vertidos de aguas residuales son la fuente de la mayor parte de la contaminación que puede hallarse en las aguas naturales. El control de esta contaminación mediante la depuración o tratamiento de dichas aguas constituye un aspecto fundamental desde el punto de vista ecológico y de obligado cumplimiento desde el punto de vista legal.

La captación del agua puede ser de dos tipos de fuentes: superficiales y/o subterráneas. Trataremos las fuentes superficiales.

Agua Superficial

Agua superficial es un término general que describe cualquier tipo de agua que se encuentra discurriendo o estancada en la superficie de la Tierra, tales como arroyos, ríos, estanques, lagos y embalses.

La calidad y cantidad del agua superficial dependerá de una combinación entre el clima y factores geológicos de la cuenca de captación. En general, las zonas de captación de cretas y calizas originan aguas claras y duras, mientras que las rocas impermeables como el granito originan aguas turbias y blandas.

La cantidad de agua disponible en una población no siempre cubre las necesidades de los habitantes, por lo que es necesario construir embalses, frecuentemente alejados del punto de consumo. La mayoría son embalses de almacenamiento donde toda el agua recogida se destina al abastecimiento. Estos embalses se sitúan en las zonas altas, en las cabeceras de los ríos.

Tratamientos utilizados en potabilización.

Características generales.

El suministro de agua para consumo humano debe garantizarse tanto en cantidad como en calidad, de acuerdo con las necesidades de cada población.
Las aguas procedentes de los ríos, necesitan un tratamiento complejo y caro antes de ser suministradas a los consumidores, debido a que las precipitaciones traen cantidades apreciables de materia sólida a la tierra como el polvo, polen, bacterias, esporas, e incluso, organismos mayores.

Contaminación de las aguas y del medio

Las emisiones domésticas e industriales también incorporan materiales a la atmósfera, los cuales son almacenados en las nubes y posteriormente son devueltos a la tierra en las precipitaciones.

Éstos incluyen una gran cantidad de productos químicos como disolventes orgánicos y óxidos de nitrógeno y azufre, los cuales causan la lluvia ácida. La cantidad y tipo de las impurezas en las precipitaciones varían con la localización y la época del año, y pueden afectar tanto a ríos como a lagos.

El uso de la tierra, incluyendo la urbanización y la industrialización, afectan significativamente la calidad del agua, siendo la agricultura la que produce un efecto más profundo en los recursos debido a la naturaleza dispersa y extensa de la misma.

Como en los ríos desaguan grandes superficies de terrenos, la contaminación es inevitable. Todos los vertidos depositados o productos químicos utilizados en una cuenca de captación, finalmente se dirigirán hacia el río, además que después del suministro el agua es devuelta al río como un efluente de aguas residuales tratadas y puede perfectamente ser captada de nuevo aguas abajo, de forma que se deben extremar las precauciones para asegurar que la calidad del agua esté protegida y se controle continuamente.

La complejidad y el costo del tratamiento se incrementan al mismo tiempo que la calidad del agua del río se deteriora.

También, la calidad de muchos ríos se ha deteriorado a través de nuestra explotación como portadores de efluentes de aguas residuales.

Por lo tanto, el objetivo de la potabilización será garantizar al consumidor que el tipo de agua captada, alcanzará la calidad indicada en la legislación para un determinado uso.

Depuración de Aguas Residuales Urbanas.

Se denominan aguas residuales a las que han sido utilizadas en las viviendas, en la industria, en la agricultura y en los servicios, pudiéndose incluir también las que proceden de lluvia y discurren por las calles y espacios libres, por los tejados, patios y azoteas de los edificios.

Cualquiera que sea su procedencia, los vertidos de aguas residuales presentan una amenaza para los seres vivos y el medio ambiente. Los tres tipos principales de aguas residuales, según sean sus usos, son: urbanas, industriales y agropecuarias.

El conocimiento de la composición de las aguas residuales es fundamental para la gestión correcta de los vertidos, en lo referente a recogida, tratamiento y evacuación de los mismos.

Los posibles usos del agua reutilizada son: agrícolas (riego), municipales o urbanos (limpieza, riego), recreativos (lagos artificiales), industriales (lavado, refrigeración, desalinización).

Las aguas residuales deben ser transportadas y tratadas adecuadamente, mediante una infraestructura compuesta de alcantarillas y colectores, y de unas instalaciones denominadas Estaciones de Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), con el objetivo de poder devolver el agua al medio ambiente en condiciones compatibles con el cauce receptor.

La depuración de las aguas residuales persigue una serie de objetivos:

  • Eliminación de residuos, aceites, grasa, flotante o arenas y evacuación a punto de destino final adecuado;
  • Eliminación de materia decantable:
  • Eliminación de compuestos amoniacales y que contengan fósforo;
  • Proteger el medio ambiente;
  • Mantener la calidad de vida de los individuos; y
  • Aprovechar los residuos obtenidos.

El agua residual industrial recibida en una EDAR, puede contener contaminantes que sean asimilables por la EDAR urbana o contaminantes que pueden ser tóxicos. Para evitar que sustancias tóxicas para el tratamiento, especialmente para el proceso biológico, puedan llegar a la EDAR, los gestores de los sistemas de saneamiento establecen las normativas correspondientes, que limitan las concentraciones de determinados indicadores. Aunque pueden existir diferencias en función de la planta receptora, esta normativa es bastante general.

Con la aplicación de estas normativas, la calidad de las aguas residuales a depurar para las EDAR urbanas se sitúa dentro de un intervalo que puede variar según las características de la población o dentro de una misma población con efectos estacionales o diarios.

La reglamentación sobre la calidad del agua a la salida de las instalaciones de depuración y antes de verter su efluente al cauce público está basada en la Directiva Europea 91/271 que los diferentes Estados miembro de la Unión Europea han ido trasponiendo a sus propias normativas.

Bases de Diseño de una EDAR.

A la hora de diseñar una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR). Debemos considerar que hay tres aspectos básicos para su diseño:

Conocer la población equivalente a la que esta estación depuradora va a servir.
Los factores que influyen en la estimación de la población son muchos, por lo que los sistemas de predicción son complejos, y debe utilizarse formulaciones estadísticas,

Conocer los parámetros contaminantes que llevan incorporadas las aguas residuales, así como su caudal. La variación del caudal en una estación depuradora dependerá principalmente de la pluviometría de la zona donde esté ubicada y del tamaño de la población a la que presta servicio.

Tener en cuenta la legislación o nivel de calidad de los efluentes exigidos en la zona de estudio.
La normativa comunitaria para este tipo de actuaciones a través de la Directiva Comunitaria Relativa a la Depuración de Aguas Residuales Urbanas (91/271/CEE) fija las concentraciones máximas o los porcentajes mínimos de reducción para los distintos parámetros en función de la zona y el tipo de tratamiento.

En el caso de la provincia de Albacete dadas las características de sus municipios se gestionaría el agua residual mediante Tratamientos para pequeñas poblaciones (tratamientos blandos y convencionales adaptados). Se emplean en núcleos de población pequeños, edificaciones aisladas de redes de saneamiento. Su principal premisa es la de tener unos costos de mantenimiento bajos y precisar de mano de obra no cualificada. Su grado de tecnificación es muy bajo necesitando poca o nula energía eléctrica.

Los Tratamientos Convencionales, por el contrario, Se emplean en núcleos de población importantes y que producen un efecto notable sobre el receptor. Utiliza tecnologías que consumen energía eléctrica de forma considerable y precisan mano de obra especializada.

Línea de Agua. Tratamientos.

Pretratamiento. El objetivo de este tratamiento es eliminar la materia grosera que puede producir la obstrucción de los equipos de tratamientos posteriores.

Tratamiento Primario. Está destinado a la eliminación de la materia en suspensión, siendo poco efectivo para la eliminación de la materia orgánica.

Tratamiento Secundario. Está destinado a la eliminación de la gran parte de la contaminación orgánica, que en el tratamiento anterior no se pudo eliminar. En él se lleva a cabo un sistema de tratamiento biológico, que tiene lugar en un tanque denominado reactor biológico y se diseña conjuntamente con un decantador, acompañados por un mecanismo de recirculación de fangos para mantener el equilibrio del sistema.

Tratamiento Terciario. Consiste en disminuir aquellos parámetros que en los otros tratamientos no fueron eliminados y que afectan la calidad del efluente de la depuradora, como lo son el nitrógeno y el fósforo, debido a su poder eutrofizante de las aguas naturales.

HACIA LA SOSTENIBILIDAD: TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS RESULTANTES DE LA DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES.

A lo largo del proceso de depuración del agua, se producen una serie de subproductos que deben gestionarse de forma adecuada para evitar problemas ambientales.

Los residuos procedentes de las fases de pretratamiento (pozo de gruesos y clasificador de arenas) se vierten a contenedores de los cuales se encarga normalmente, el Ayuntamiento de cada localidad, a través del servicio de recogida de basura, el cual se encarga de llevarlos a vertederos controlados. Pero estos residuos no constituyen un gran problema.

El problema principal en una EDAR, son los lodos que proceden del resto de la línea de aguas y de la línea de fangos. Muchos de los lodos generados se consideran Residuos Peligrosos, debido a su elevado contenido en metales pesados y otros compuestos.

A continuación se presentan posibles alternativas de gestión para los lodos producidos durante los tratamientos en una EDAR.

Secado térmico de lodos.
El secado térmico de lodos es una operación unitaria produce la reducción de su contenido en agua de forma que se pueda incinerar o procesar para su transformación en fertilizante.

Compostaje.
El compostaje comienza con una fase de secado, luego el lodo es compostado al aire libre mediante sucesivos apilamientos y volteos utilizando palas cargadoras de ruedas.

La aplicación de lodos de depuradora en la agricultura, es la mejor opción ambiental y económica para el tratamiento de estos residuos. Supone una producción de energía de forma muy ventajosa para el medioambiente y una valorización de la materia orgánica como abono

Incineración
Esta tecnología es la última opción, si la calidad de los lodos no es la óptima, ya que con ésta no se puede recuperar o reutilizar sus componentes. Permite el Aprovechamiento energético de los lodos y produce una ceniza principalmente mineral que se puede llevar a vertederos.

Cada sistema tiene sus ventajas e inconvenientes.
Deberán ser analizados en el conjunto de la EDAR de forma que haya un equilibrio entre factores como: el económico, la viabilidad técnica, el rendimiento y el criterio Medioambiental.

ESQUEMA DEL TRATAMIENTO DEL AGUA EN UNA EDAR

esquema del tratamiento del agua en una edar

ENLACES DE INTERÉS EDAR Y ETAP.

Más información:

Descripción de una ETAP

Web de la Empresa Municipal de Aguas de La Coruña, S.A. (EMALCSA), que incluye una descripción de la estación de tratamiento de agua potable (E.T.A.P.) de La Telva
http://www.emalcsa.es/asp/cal_trat_agua.asp?opcion=calidad&sub_opcion=trat_agua

La Depuración de las Aguas Residuales en E.D.A.R.

Web en español que explica el funcionamiento de una estación depuradora de aguas residuales. Inlcuye esquemas, fotos, definiciones, etc.
http://www.geocities.com/jerr922/

Canal de Isabel II.
El Canal de Isabel II, empresa pública dependiente de la Comunidad de Madrid (España), acomete la gestión del ciclo integral del agua en toda la región autonómica, esto es, todos los procesos orientados a una adecuada administración de los recursos hídricos
http://www.cyii.es/cyii.es/web/home.html

Visita a una depuradora
Visita virtual a una depuradora mediante imágenes reales. Interesante.
www.us.es/grupotar/master/ponencia/edar.htm

Visita virtual a una EDAR

Web de la Generalitat Valenciana con una excelente visita virtual a una EDAR, que incluye esquemas en movimiento y una galería de imágenes. Imprescindible para cualquier alumno del área de Tratamiento de Aguas.
http://epsar.cop.gva.es/sanejament/index.aspx

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