Biomasa Fija Tradicional

Lechos Bacterianos

Ventajas:

• Bajo consumo energético.
• Explotación y mantenimiento sencillos.
• No generan problemas de aerosoles, ruidos o Bulking (hinchamiento de fango).
• Tienen menos problemas de espumas.

Desventajas:

• Mayor volumen del reactor que en Fango Activado (FA).
• Alta pérdida de carga.
• Altas recirculaciones de agua tratada.
• Aportación de oxígeno, al ser natural, no es controlable.
• Resultados menos estables que en FA (menor flexibilidad).
• Peligro de atascamiento y necesidad de predecantación efectiva.
• En tiempo frío, el rendimiento baja.
• El fango tiene que ser estabilizado.
• No se puede diseñar con seguridad para Nitrificación (NITRIF) ni Desnitrificación (DESNITRIF).

Problemas:

• La puesta en marcha es más lenta que en FA.
• Si hay vertidos industriales, el proceso puede inhibirse.
• Si el pretratamiento no es adecuado, puede haber encharcamiento por colmatado.
• Pueden generar olores por falta de oxígeno.
• Puede aparecer moscas por falta de oxígeno.

Biodiscos

Ventajas:

• Bajo consumo energético.
• Volumen del reactor menor.
• No hay recirculación de ningún tipo.
• No hay problemas de aerosoles, ruidos o Bulking.
• Menos problemas de espumas que en FA.
• Poca pérdida de carga.
• Plantas fácilmente ampliables por módulos.

Desventajas:

• No tienen flexibilidad suficiente frente a oscilaciones de carga.
• Resultados menos estables que en FA.
• Peligro de atascamiento y necesidad de predecantación efectiva.
• Pérdida de rendimiento en tiempo frío.
• El fango tiene que ser estabilizado.
• Se puede diseñar con seguridad para Nitrificación (NITRIF), pero no para Desnitrificación (DESNITRIF).
• El diseño y montaje ha de ser riguroso.
• El costo es lineal respecto al caudal.
• La aportación de oxígeno, al ser natural, no es controlable.

Procesos de MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

Ventajas:

• Funcionamiento estable.
• Esquema sencillo al no haber recirculación de fango.
• Menor volumen que en FA.
• Permite la remodelación de plantas sobrecargadas de FA en flujo pistón.
• Funcionamiento continuo.
• En Decantación Secundaria (DEC 2), menos fango que en FA.

Coagulación-Floculación

Reactivos Utilizados

Reactivos Coagulantes:

Para desestabilizar el coloide.

• Orgánicos: Polímeros sintéticos. Prohibidos por toxicidad.
• Inorgánicos: Sulfato de aluminio y cloruro férrico. Se aportan en forma de sales.

Reactivos Floculantes:

Aumentan el tamaño de las partículas desestabilizadas actuando como puente de unión.

• Naturales: Menos tóxicos.
  1. Almidones: Gran peso molecular y forman largas cadenas.
  2. Alginatos: Proceden del ácido algínico de las algas marinas.
  3. Sílice Activada: Poco estable y preparado in situ.
• Sintéticos: Prohibidos por toxicidad.

Reactivos Coadyuvantes:

Ayudan al proceso de coagulación y floculación (optativos).

• Corrección del pH.
• Oxidación de Compuestos: Eliminan compuestos orgánicos por oxidación (cloro, ozono).
• Dar Peso a las Partículas: Mejoran la sedimentación en aguas con poca turbidez (Carbón activado, arcillas).

Electrocoagulación

Ventajas:

• No hay gasto en reactivos químicos, ni instalaciones de almacenamiento, preparación y dosificación de estos.
• Arranque instantáneo.
• pH cerca del neutro.
• 90% menos de fango que en tratamiento fisicoquímico.
• Propicia la precipitación de metales pesados y, debido a la formación de hipoclorito in situ, se puede desinfectar parcialmente el agua.
• Equipos sencillos y de fácil operación.
• Menor necesidad de espacio.
• Posibilidad de amplificación por módulos.
• Menor coste de instalación y montaje.

Desventajas:

• Reposición de los electrodos de sacrificio.
• Lodos con altas concentraciones de hierro o aluminio.
• Mayor costo energético.
• Pueden producirse capas de óxido metálico en el ánodo que impiden el paso de la corriente eléctrica, disminuyendo la eficiencia del proceso.
• Al eliminarse materia orgánica, si hay presencia también de cloruros, es posible la formación de compuestos tóxicos.

Decantación

Decantador de Pisos

Ventajas:

• Reducción de la superficie ocupada.
• Reducción de los costes de instalación.
• El volumen de obra se puede reducir a la mitad.

Desventajas:

• Anchura limitada.
• Distribución del flujo más compleja.
• Retirada del fango problemática.
• Difícil mantenimiento de los equipos sumergidos.

Decantación Lastrada

Ventajas:

• Menor tiempo de mezcla lenta (x5).
• Aumento de la velocidad de sedimentación del flóculo (x200-300).
• Reducción del espacio (x4-5).
• Requiere menos obra civil para las instalaciones.

Desventajas:

• Mayor complejidad de operación.
• Pérdidas de arena si hay problemas de operación.
• Mantenimiento y limpieza de las lamelas.

Decantación Lamelar con Recirculación de Fangos (DENSADEG)

Ventajas:

• Soporta fuertes variaciones de carga hidráulica y es poco sensible a las variaciones de carga y caudal de agua bruta.
• Utilización óptima de los productos químicos.
• Puesta en marcha muy rápida y automatizada (10-30 minutos).
• Construcción sencilla y rápida; hay unidades prediseñadas.
• Menor tiempo de floculación y sedimentación, lo que implica menos espacio ocupado.

Desventajas:

• Mayor complejidad de operación.
• Mantenimiento y limpieza de lamelas.

Filtración

Filtros Rápidos

Ventajas:

• Mayor caudal tratado, lo que implica menos superficie.
• Menor coste de construcción.
• Menor tiempo de parada.
• Limpieza automatizable.

Desventajas:

• El agua debe ser cuidadosamente pretratada.
• Menor afinado.
• No garantiza la retención de microorganismos.
• Mayor consumo de agua de lavado.

Filtración Ascendente con Lavado Continuo

Ventajas:

• Mejor resultado en filtración de contacto que los filtros descendentes.
• Eficiencia no influenciada por el tamaño del flóculo.
• No usa agua de lavado para la limpieza (se pierde un 10% del agua tratada).
• No existen boquillas ni falso fondo.

Desventajas:

• Lecho filtrante muy profundo, aumentando los costes de construcción.
• Primer filtrado muy turbio.
• No puede usarse sin decantación previa porque los flóculos se escapan y atascan el filtro.

Absorción con Carbón Activo

Carbón Activo en Polvo (CAP)

Ventajas:

• 2-3 veces más barato que el granular.
• Puede dosificarse en exceso en caso de picos de contaminación.
• Menos coste de inversión.
• Cinética de adsorción rápida debido a que su superficie es fácilmente accesible.
• Favorece la decantación al espesar el flóculo.

Desventajas:

• No puede regenerarse si se utiliza junto con reactivos de coagulación.
• Difícil eliminar las trazas de impurezas si no se añade exceso de carbón activo.

Carbón Activo Granular (CAG)

Ventajas:

• Más efectivo.
• Posibilidad de regeneración del carbón.

Desventajas:

• Necesidad de un tratamiento previo para reducir la carga orgánica y eliminar los Sólidos en Suspensión (SS) que pueden interferir en la adsorción.
• Se requiere de varias columnas para que el sistema opere en continuo.

Desinfección

Cloro

Cloro Gas:

Ventajas:

• Económico.
• Costes de mantenimiento mejorados.
• Es un desinfectante y oxidante muy enérgico.
• Instalación automatizada con buen rendimiento.

Desventajas:

• Gas tóxico y peligroso de manejar.
• Disminuye el pH del agua.
• Coste de los equipos de dosificación y alimentación elevado.
• Inestable frente a la radiación solar.
• Forma cloraminas y trihalometanos.
• Produce olor y sabor.
• Su dosificación necesita personal especializado.

Hipocloritos:

Hipoclorito Sódico:

Proviene de la lejía.

Ventajas:

• Bastante económico.
• Muy fácil de manejar y dosificar.
• Mantenimiento muy barato.

Desventajas:

• Aumenta el pH del agua.
• Mayor superficie de almacenamiento.
• Muy inestable frente a la radiación solar y el calor.
• Forma cloraminas y trihalometanos.
• Puede dar sabor y olor.

Hipoclorito Cálcico:

Proviene de las pastillas para piscinas.

Ventajas:

• Muy fácil de manejar, dosificar y almacenar.
• Muy estable.

Desventajas:

• Más caro que el cloro gas y el hipoclorito sódico.
• Aumenta el pH, la dureza y la alcalinidad del agua.
• Inestable frente a la radiación solar.
• Forma cloraminas y trihalometanos.
• Puede dar sabor y olor.

Dióxido de Cloro:

Es un oxidante tan fuerte como el cloro gas. Debe generarse in situ a partir de clorito sódico mezclado con cloro gas o ácido clorhídrico.

Ventajas:

• Excelente desinfectante.
• No reacciona con amoniaco ni con compuestos orgánicos, por lo que no forma cloraminas ni trihalometanos.
• Destruye los fenoles y un 30% de los precursores orgánicos.

Desventajas:

• Se descompone en cloritos y cloratos tóxicos.
• Equipo de generación caro.
• Generación in situ.
• Operación y mantenimiento más complicados.
• Puede resultar tóxico.
• Su acción depende mucho del pH.

Cloraminas:

Se generan mezclando cloro y amoniaco. Es el menos eficaz como desinfectante, pero el más persistente.

Ventajas:

• Residual más estable y persistente.
• Previene la formación de olor y sabor a clorofenol.
• Se forman menos trihalometanos.

Desventajas:

• Requieren mayor dosis y tiempo de contacto.
• Reacción de desinfección más lenta.
• Menor poder oxidante y germicida.
• Puede promover el recrecimiento de algas.

Ozono

Ventajas:

• Más eficaz que el cloro en la eliminación de olor, sabor y color, y en la destrucción de bacterias, virus y otros organismos.
• No forma cloraminas, trihalometanos (THM) o clorofenoles.
• Destruye fenoles y precursores orgánicos.
• Tiempo de contacto corto.
• No produce olor ni sabor.
• Oxigena el efluente.
• Su acción no depende del pH.

Desventajas:

• Corrosivo, irritante y tóxico.
• No tiene efecto residual.
• Generación in situ porque es muy inestable.
• Alto coste de inversión, mantenimiento y explotación.
• Funcionamiento y mantenimiento complejos.
• Produce bromatos.

Radiación Ultravioleta (UV)

Ventajas:

• No genera subproductos ni modifica la composición química del agua.
• No genera problemas de sobredosis.
• No produce olor ni sabor.
• Su acción no depende del pH y la temperatura.
• Alta eficacia sobre microorganismos esporulados o enquistados.
• Elimina la necesidad de transportar, almacenar, dosificar y manipular producto químico.
• El equipo ocupa menos espacio, tiene un diseño versátil y menores riesgos para el operario.

Desventajas:

• La acción depende de la calidad del agua.
• Posibilidad de recuperación de algunos microorganismos.
• No tiene efecto residual.
• Coste de inversión inicial del equipo.
• Mantenimiento y explotación caros.

Desalación

Pretratamiento

Incluye desinfección para eliminar hierro y manganeso, coagulación, floculación y decantación o filtración. Además, en función del agua, se pueden aplicar:

• Cloración: Para evitar desarrollos bacteriológicos.
• Coagulación.
• Acidificación: Para reducir el pH.
• Flotación con Aire Disuelto (DAF): Para eliminar grasas, materia orgánica (MO) y algas en suspensión.
• Filtración.
• Adición de Dispersante.
• Decloración.
• Microfiltración: Para obtener un bajo Índice de Densidad de Lodos (SDI).

Dosificación de Reactivos

Desinfectantes:

• Hipoclorito Sódico/Cálcico: Dosificado por choque.
• Dióxido de Cloro: Dosificado en dilución de agua.

Ajuste de pH:

Se dosifica en la zona de toma y en la de descarga.

• Ácido Sulfúrico: Baja el pH y reduce el desarrollo bacteriológico.
• Metabisulfito: Desinfectante y reductor de pH.

Coagulante:

• Cloruro Férrico: Diluido y con mezclador estático.
• Ayudantes de Coagulación: Polielectrolito catiónico.

Protectores:

• Dispersantes: Evitan la precipitación de sales solubles en la membrana.
• Antioxidante: Para eliminar oxidantes como el cloro.

Flotación (DAF)

Proceso:

• Coagulación/floculación del agua entrante.
• Inyección de microburbujas, formando una cortina de burbujas (agua blanca). Las burbujas de aire se generan por un compresor de aire y se disuelven en el agua a través de un saturador del tipo calderín de presurización.
• La materia flotada se elimina en superficie, mediante un rascador, hacia un canal de evacuación.
• El agua clarificada fluye hacia el fondo de la cámara y sale por un vertedero.

Ventajas:

• Mejor rendimiento en la eliminación de partículas ligeras (algas).
• Menor turbidez del efluente.
• Concentración elevada de fangos flotados.
• No es tan sensible a la temperatura.
• El tiempo de puesta en marcha es muy corto.
• Dosis más baja de coagulante y tiempo de floculación más corto.
• Puede operar con velocidades ascensionales más altas, lo que implica menor superficie necesaria.

Filtración Avanzada

Filtración de Anillas:

Se usan en España. Son anillas cruzadas y el agua va de fuera hacia dentro. Ha resultado ser un sistema competitivo para:

• Reducir la incidencia de problemas operativos debidos al ensuciamiento de las membranas.
• Proteger la integridad de las membranas.
• Reducir la carga contaminante.

Filtros de Cartucho:

Consiste en meter cartuchos dentro de un tubo, funcionando a presión, de fuera hacia dentro. También se llaman filtros de seguridad. Necesitan ser limpiados periódicamente.

Filtros de Precapa:

Son filtros de cartuchos a los que se les coloca un recubrimiento de tierra de diatomeas que realiza una filtración por debajo de 20 micras. Filtra de abajo arriba y desde el exterior al interior. La duración de la precapa es de 18-48 horas. El poder de retención es muy importante. El filtro debe estar en servicio o en recirculación para que se mantenga la precapa sobre los cartuchos.

Filtración con Membranas:

Utiliza una estructura de dimensiones laterales mucho mayores que su espesor a través de la cual la transferencia de masa puede ocurrir debido a fuerzas directoras. Los posibles procesos son: Microfiltración, Ultrafiltración, Nanofiltración y Ósmosis Inversa.

Sistemas de Recuperación de Energía

Turbina Pelton:

Transforma la energía potencial que lleva la salmuera en energía cinética mediante inyectores, y la energía cinética se transforma en velocidad (energía de rotación). La salmuera sin energía sale por gravedad al sistema de drenaje. Utiliza 1 o 2 ruedas y cada rueda tiene 1 o 2 inyectores.

Cámaras Isobáricas:

Recuperan un 90% de la energía. Transmiten la energía potencial de la salmuera al agua bruta mediante pistones. Funcionan de forma rápida o lenta. Realmente son intercambiadores de presión. Distintos tipos según el fabricante:

• Dweer (lento): 2 tubos paralelos con una válvula interior que comprime el agua y, al abrir la tapa, sale con presión.
• PX (rápido): Tubo cilíndrico cerámico con 2 tapas que van girando. Si coinciden los agujeros de las tapas, sale; si no, no.

Conversor Hidráulico-Turbocharger:

Es un equipo que combina en un mismo eje una bomba centrífuga y una turbina (bomba invertida). No usa motor y la energía que recupera la turbina la emplea la bomba para incrementar la presión del agua de alimentación. El rendimiento varía en función del caudal que llega a la bolsa, está entre 60-80% y los caudales son de 300 a 5000 gpm.

Limpieza de las Membranas

La membrana está sucia cuando hay una pérdida de carga, pérdida de caudal o pérdida de calidad del 10-15%. Hay que determinar el origen y tipo de ensuciamiento:

• Fisicoquímico: Adsorción de moléculas sobre la superficie de la membrana o su interior.
• Químico: Poca solubilidad en la capa de polarización o insolubilización por cambio de condiciones.
• Mecánico: Depósitos en los poros de la membrana.
• Hidrodinámico: Irregularidad en el reparto del flujo.
• Otros: Ensuciamientos extraños, azufre coloidal, etc.

Los agentes que intervienen en el ensuciamiento son:

• Metales: Hierro, manganeso y aluminio. El hierro y el manganeso suelen encontrarse en aguas subterráneas.
• Sales: Incrustaciones de carbonato cálcico que se incrustan en la superficie de las membranas.
• Agentes Químicos: Proceden de reacciones químicas entre compuestos incompatibles.
• Coloides y Sólidos en Suspensión: Son los más comunes: arcillas, sílice coloidal y/o bacterias.
• Compuestos Orgánicos: Ácidos que resultan de la degradación de hojas y otras plantas.

En función del ensuciamiento y de los precipitados, se utilizará una limpieza ácida (cítrico, fosfórico y clorhídrico) o básica (fosfórico y sulfámico).

Proceso de Limpieza:

• Desplazamiento del agua de mar.
• Llenado de membranas con la solución de limpieza.
• Recirculación a bajo caudal durante 15-30 minutos.
• Remojo de las membranas de 1 a 12 horas.
• Recirculación al máximo caudal durante 1 hora.
• Desplazamiento del producto de limpieza con agua de mar.

Post-Tratamiento

Si el agua es para consumo Humano:

• Equilibrio Químico: Eliminar la alta agresividad.
• Dureza: (Caliza – Magnesio).

En caso de uso Industrial:

• Control del SAR: La Relación de Adsorción de Sodio (SAR) es un parámetro que refleja la posible influencia del ion sodio sobre las propiedades del suelo, ya que tiene efectos dispersantes sobre los coloides del suelo y afecta a la permeabilidad. Depende de la concentración de todos los cationes, no únicamente del sodio.
• Remineralización: Añadir bicarbonatos al agua tratada para aumentar la alcalinidad, aumentar el pH y reducir el grado de agresividad según el Índice de Langelier (aprox. 0).
• Reducción de Boro: Puede realizarse por ósmosis inversa (membranas de baja salinidad con alto rechazo de boro) o por intercambio iónico (tratando parte del agua por columnas con resinas de intercambio físico que se regeneran con ácido sulfúrico y sosa cáustica).
• Desinfección del agua tratada: Permite que el agua sea utilizada como potable, protegiendo el crecimiento de bacterias en el depósito y en la red (Hipoclorito sódico, cloro gas, hipoclorito cálcico, etc.).

Tratamiento de los Vertidos

• Salmuera: Se devuelve al mar mediante un emisario submarino. En el emisario hay un efecto de dilución y transporte. Al llegar a la superficie, la luz solar lo desinfecta. Para evitar que lo que salga del emisario sedimente, es obligatorio realizar una decantación primaria (Nss = 60%; DBO₅ = 35%). Para que se forme el penacho es obligatorio darle Velocidad Ascensional (Vasc), colocando muchos difusores para alterar el fondo.
• Efluente: Todos se llevan a un tanque de homogeneización. Se neutraliza el pH. Puede ser necesario retirar sólidos o no. Si es necesario: coagulación, floculación, decantación lamelar y secado.

Reutilización de Agua

Criterios de Calidad RD 1620/2007

Parámetros Comunes a Todos los Usos:

• Escherichia Coli.
• Nemátodos intestinales.
• Sólidos en Suspensión (SS) y Turbidez.

Parámetros Complementarios (Según Usos):

• Legionella spp.: En riesgo con aerosolización, refrigeración industrial y otros usos industriales.
• Taenia saginata y solium: En riego de pastos para consumo de animales productores de carne.
• Fósforo: En masas de agua estancada.
• Nitrógeno: En recarga de acuíferos.
• Salmonella: Riegos de cultivos consumibles en crudo o elaborados. Riego de pastos. Aguas de proceso y limpieza en la industria alimentaria.
• Otros: SAR, metales y otros microcontaminantes.

Gestión de Riesgos (Reglamento Europeo)

1. Descripción detallada de todo el sistema de reutilización.
2. Detección de peligros potenciales.
3. Detección de entornos, poblaciones o individuos con riesgo de exposición directa o indirecta.
4. Evaluación de riesgos medioambientales.
5. Ampliación de los requisitos relativos a la calidad del agua.
6. Identificación de medidas preventivas.
7. Garantizar procedimientos y sistemas de control de calidad.
8. Garantizar sistemas de control medioambiental.
9. Garantizar un sistema adecuado de gestión de incidentes y emergencias.

Objetivos de los Procesos de Tratamiento de Regeneración de las Aguas

Eliminación de materia coloidal y en suspensión, microorganismos patógenos y parásitos, nutrientes, sales solubles, microcontaminantes orgánicos e inorgánicos y parámetros agronómicos.

Procesos de Regeneración más Comunes

Reutilización Básica:

Tratamientos biológicos secundarios para la reducción de materias en suspensión y la eliminación de nutrientes como el Nitrógeno y el Fósforo.

Tratamientos Terciarios:

Tratamientos donde, además de la reutilización básica, se añade filtración para eliminar mayor cantidad de materias en suspensión y un proceso de desinfección. También se podrían incluir los Reactores Biológicos de Membranas (MBR).

Tratamiento Terciario Avanzado:

Tratamientos que, además de incluir los 2 anteriores, añaden Oxidaciones Avanzadas (AOP) y luego una etapa de absorción de los subproductos generados.

Tratamiento Multi-Barrera, Multi-Membrana o Triple Barrera:

Incluyen etapas de Micro o Ultra-Filtración, Nano-Filtración u Ósmosis Inversa, seguidas de una desinfección o AOP.

Etiquetas: biomasa fija, depuración, lechos bacterianos, tratamiento de agua