¿Alguna vez te has preguntado qué es lo que ocurre con las aguas residuales que salen de las tuberías de tu casa? Por supuesto, no van por el desagüe y vierten directamente a los ríos y finalmente a los mares. Desafortunadamente, esto es lo que ocurría en las poblaciones hasta principios del siglo XX, época en la que comenzaron a construirse las primeras Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales o EDAR (Imagen).
Pero, ¿os imagináis a día de hoy, que toda la población mundial arrojase al mar todos los desechos urbanos e industriales? Sería el fin definitivo de la salud medioambiental de nuestro planeta y consecuentemente, también de la nuestra. Esto es así porque las aguas urbanas tienen un alto contenido en materia orgánica biodegradable y una elevada carga microbiana, sobre todo microorganismos de origen fecal patógenos causantes de numerosas enfermedades graves. Ello sumado a la eutrofización y a la pérdida de calidad de las aguas supondría el agotamiento de las fuentes de agua potable y la proliferación de numerosas enfermedades y epidemias poblacionales.
Para evitar esto, las aguas residuales son tratadas en las EDAR, donde se fuerzan procesos naturales de depuración para conseguir que las aguas urbanas viertan a los ríos con una determinada calidad medioambiental, cumpliendo con unos estrictos parámetros biológicos, indicadores de calidad y de contaminación fecal exigidos por la legislación nacional y autonómica. Además esta agua depurada cumple con las características necesarias para poder ser usada posteriormente con diversos fines legislados, como agua para riego, limpieza de calles, fuentes urbanas, ciertas actividades acuáticas recreativas (Directiva 2006/7/CE), etc.
¿Cómo funciona una EDAR?
En las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales lo que se quiere conseguir es el crecimiento de organismos y microoganismos en suspensión de manera continua, pues son estos los que en gran parte van a permitir eliminar la materia orgánica, así como bajar las concentraciones de Nitrógeno (N) y Fósforo (P).
El proceso de depuración está dividido en una serie de etapas generales, en cada una de las cuales se va a eliminar un tipo de compuesto distinto.
Estas etapas son:
- Pretratamiento
El pretratamiento comienza cuando el agua residual bruta que entra por los colectores de la depuradora sufre un proceso de desbaste. En el desbaste se retiran los sólidos de gran tamaño que están en suspensión. Después, el agua pasa a un pozo de gruesos, a una reja de gruesos y a una reja de finos, que son un conjunto de peines que retienen las partículas sólidas, normalmente hasta menos de medio cm de diámetro.
Tras el desbaste se procede a realizar un proceso de desarenado y desengrasado, por los cuales se pretenden eliminar las grasas y aceites y las arenas del agua. Este paso se realiza en tanques parcialmente divididos en los cuales se insufla aire a presión para la desemulsión de las grasas. Después de insuflar aire, el agua pasa a una zona de quietud, donde se permite que las grasas asciendan a la superficie para poder ser eliminadas con una rasqueta móvil. Estos restos son enviados y tratados en vertederos especiales.
En el caso de las arenas, con la insuflación de aire se va a producir la agitación de los granos, lo que permite que cuando pasan a la zona de quietud caigan al fondo y puedan ser recogidos con unos aspiradores del fondo de los tanques. Finalmente son compactados y llevados a vertederos especiales.
- Tratamiento primario
Después del pretratamiento, el agua es llevada a unos tanques de sedimentación, generalmente circulares, donde el agua entra por el interior de una corona de aquietamiento, que está situada en el centro del tanque y que sirve para que no se creen turbulencias y ondas. El agua permanece en estos tanques sedimentando al menos dos horas y después es recogida por la corona externa.
En este caso también hay una rasqueta móvil superficial que elimina las grasas que hayan pasado de la etapa anterior. Para disminuir el tiempo de sedimentación, se lleva a cabo un tratamiento químico con un agente floculante (sales de hierro o aluminio), de carga positiva, que hace que todas las partículas (bacterianas o no) de carga negativa se neutralicen y de esta forma se puedan agregar unas con otras, formándose flóculos químicos, de tamaño más grande y que sedimentan antes.
Con el pretratamiento y el tratamiento primario se elimina un 60% de la DBO5, que es un parámetro utilizado para medir la contaminación orgánica, pues indica la cantidad de materia orgánica biodegradable. El 40% restante es preciso eliminarlo mediante un tratamiento biológico, el tratamiento secundario.
- Tratamiento secundario
El tratamiento secundario consiste en la eliminación de materia orgánica, fosfatos y nitratos y se realiza en reactores biológicos, que son tanques aireados en los que se forman los lodos o fangos activos por la unión de los flóculos formados en el tratamiento primario.
En estos fangos activos se puede distinguir una macroestructura, formada por bacterias filamentosas encargadas de degradar la materia orgánica y los compuestos inorgánicos (N y P) y una microestructura de polisacáridos bacterianos. Además, otros microorganismos como protozoos y algunos pequeños metazoos (rotíferos y nematodos) se unen a esos flóculos. Los protozoos depredan bacterias patógenas y también a aquellas que están alteradas, por lo que así contribuyen a mantener activas las poblaciones.
Rotífero
Tras este tratamiento biológico, el agua se acumula en sedimentadores secundarios mayores, donde se dejan sedimentar más tiempo los lodos activos. Parte de los lodos que aquí se forman son recirculados de nuevo a la cabecera del reactor para mantener una elevada concentración de microorganismos.
En los laboratorios de las EDAR se realiza diariamente una observación de los lodos activos que permite establecer un índice biótico de fangos (SBI) para diagnosticar, de una manera sencilla y eficaz, la calidad de los mismos. Los resultados de este análisis, de la composición biótica del fango, son indicadores del proceso de depuración. Estas observaciones proporcionan también información útil sobre algunos parámetros operativos de la planta (aireación, recirculación adecuada, etc.) y ponen en evidencia, las eventuales descargas de productos tóxicos, en el agua residual.
Tras la eliminación de la materia orgánica en el tratamiento secundario, es necesario también que el agua tenga un contenido muy bajo de nutrientes inorgánicos, como fosfatos (1mg/ml) y nitratos (1-2 mg/ml) y bajo porcentaje de amonio.
La eliminación biológica del nitrógeno se optimiza gracias a 3 procesos:
– Amonificación: la materia orgánica que se degrada pasa a amonio (NH3=>NH4+). Esta etapa se lleva a cabo tanto en condiciones anaerobias, como en aerobias.
– Nitrificación: es el paso de NH3 hasta NO3-, llevado a cabo por bacterias aerobias estrictas muy sensibles al pH, por lo que hay que oxigenar el agua y mantener el pH cercano a la neutralidad (se controla diariamente). Normalmente estas bacterias se desarrollan dentro del flóculo formando agrupaciones esféricas compactas.
– Desnitrificación: es la reducción de los nitratos a nitrógeno atmosférico gaseoso (N2) por bacterias desnitrificantes. Esta etapa se realiza en una zona exclusivamente diseñada para este proceso, pues aquí es necesario que se den condiciones anóxicas a pH de 6-8 y con un elevado contenido en nitratos.
La eliminación biológica del fósforo se basa en la aplicación de microorganismos conocidos como bacterias poli P o PAO (Organismos Acumuladores de Polifosfato). Las PAOs presentan la peculiaridad de que son capaces de acumular ácidos grasos volátiles de manera intracelular en condiciones desfavorables de anaerobiosis, aunque este proceso requiere de una fuente de energía. Esta energía utilizada proviene de la oxidación del glucógeno y de los polifosfatos (PoliP) que tienen acumulados en su interior celular. Así, en el selector anaerobio de la EDAR destruyen glucógeno y PoliP y liberan fosfatos (P) para obtener la energía suficiente que les permita acumular ácidos orgánicos volátiles, los compuestos que les permiten sobrevivir en condiciones desfavorables. Esta capacidad se explota cuando las bacterias Poli P que estaban siendo excitadas en anaerobiosis son pasadas a un reactor aerobio favorable para su metabolismo. En este momento las PAO, comienzan a consumir sus reservas internas de ácidos orgánicos para regenerar el Glucógeno y PoliP perdidos en la etapa anaerobia. Para regenerar estos compuestos, las PAO van a absorber del medio ingentes cantidades de fosfatos, lo que permite eliminar ese fosfato de las aguas en proceso de depuración.
En la imagen realizada con microscopia de fluorescencia se pueden observar los gránulos de fosfato que se forman en el interior de las PAO.
Tras la finalización del tratamiento primario y secundario se han formado gran cantidad de fangos, que son un producto contaminante que es necesario procesar. Para empezar y para que los lodos sean más estables se los elimina el agua (la carga microbiana aumenta y el olor disminuye); después se meten a los digestores para poder degradar la materia orgánica que queda en ellos. En esta degradación se produzca biogás (CH4, CO2 y bicarbonato) por una fase de acidogéneis (hidrólisis y fermentación) y una fase de metanogénesis que tienen lugar en distintos digestores. El biogás se recoge por la parte superior de los digestores y se almacena, para después ser utilizado en la producción de energía y agua caliente para el abastecimiento de la propia planta.
- Tratamiento terciario
El tratamiento terciario se basa en la eliminación de patógenos y parásitos, pues para que el agua pueda ser reutilizada ha de carecer de huevos de nematodos, para lo que se realiza una ultrafiltración en membrana; ha de tener baja concentración de sólidos en suspensión, por lo que se pasa el agua por arenas y carbones activos y ha de carecer de patógenos, por lo que se pasa el agua por cámaras de radiación UVA y después se le añade un agente químico oxidante, que puede ser ozono (O3) o hipoclorito sódico (lejía).
Entre cada y al final de cada uno de los tratamientos se llevan a cabo estrictos protocolos de análisis que verifican la calidad del agua para que cuando esta sea vertida a los ríos cumpla con las características que exige la legislación para las aguas regeneradas.
En la imagen se observa una clara diferencia visual entre el agua de entrada y el agua de salida de una EDAR.
