Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Departamento Química

“Tratamiento Físico-Químico de Aguas Servidas”

Introducción

Debido al incremento de la población se generan grandes volúmenes de aguas servidas, por esto es necesario disponer de tratamientos para que éstas no produzcan problemas ambientales.

La idea de estos métodos es disminuir el tiempo de oxidación natural de las aguas.

Me referiré al tratamiento Físico-Químico (TFQ), como en el cual se utilizan reactivos químicos para precipitar u oxidar las materias contaminantes; los productos de la reacción se separan por métodos físicos. El empleo de elementos químicos para tratar aguas servidas ha sido utilizado desde mediados del siglo pasado, pero sus resultados no han sido siempre satisfactorios. Además, desde que se utilizan los tratamientos biológicos el tratamiento Físico-Químico se ha usado como una técnica de tratamiento preliminar para las aguas, donde afluentes industriales pudiesen interferir, o bien como una forma de complementar a plantas biológicas sobrecargadas.

Las unidades de procesos Físico-Químicos son ideales para el tratamientos de aguas servidas generadas en ciudades de crecimientos estacionales de población, como balnearios o en centros de invierno donde la efectividad de tratamientos biológicos puede ser afectado por las variables meteorológicas. También es aplicable a mezclas de aguas servidas, domesticas e industriales, que contengan sustancias tóxicas para el tratamiento biológico.

La aplicación de este tipo de tratamiento puede ser ventajosa y por lo tanto se requiere de un estudio detallado para las condiciones propias del lugar de posible aplicación. El funcionamiento de este sistema requiere de un conocimiento previo del tipo coagulante a utilizar y su dosificación.

Antecedentes Generales

Aplicabilidad de los TFQ a las aguas servidas:

El empleo de TFQ como tratamiento único para aguas servidas domésticas constituye una buena alternativa a los tratamientos biológicos. Se refiere a los casos en que el agua servida contiene sustancias tóxicas a los microorganismos, cuando se requiere remoción del fósforo del agua, cuando se dispone de espacios limitados para instalar la planta de tratamiento, cuando se producen bruscos cambios en el contenido orgánico de las AASS ó éste varía dentro de amplios rangos.

El TFQ es ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas potables y residuos industriales. En el caso de las aguas servidas se ha aplicado como un complemento al tratamiento biológico (TB) con el objeto de reducir la carga de afluente a la planta de TB, también se ha ampliado para remoción de pesticidas.

Para utilizar TFQ a aguas servidas domésticas hay que tomar en cuenta una serie de consideraciones, ya que los resultados de este sistema depende de una gran cantidad de variables entre las cuales se tiene la elevada de producción de lodos, lo cual, produce inevitablemente dificultades en su tratamiento y disposición final. Otras de las variables criticas corresponde al tipo de coagulante usado, dosis aplicada y condiciones de formación del floc en el proceso de coagulación-floculación.

Descripción del Tratamiento

El TFQ consiste en adicionar a las Aguas Servidas (AASS), previo a la sedimentación, un compuesto químico adecuado o una mezcla de éstos con el objeto de coagular la materia coloidal, o sea, desestabilizar las partículas formando flocs relativamente insolubles que arrastran las partículas coloidales o suspendidas con las que entran en contacto y sedimentan, o se ionizan en el agua siendo atraídas y unidas a coloides con carga de signo opuesto para formar flocs sedimentables.

Agentes coagulantes

Algunos de los agentes coagulantes que pueden emplearse en tratamientos de AASS son similares a los utilizados en Agua Potable como es el caso de Sales de Aluminio y Fierro; otros como la Cal, el Hidróxido de Sodio (NaOH) y los Polielectrolitos corresponden a reactivos que se utilizan en el tratamiento de agua potable los cuales se ocupan como correctores del pH o como coadyuvante en el Proceso de Coagulación.

Cada uno de estos reactivos tiene una vital función en el tratamiento de Aguas Servidas.

Ahora haré un detalle de cada agente coagulante:

• Cal:

Las experiencias indican que al juntar la cal con otros coagulantes mejora las eficiencias alcanzadas en el tratamiento. Aún cuando estos resultados son altamente satisfactorios, el alto costo que esto produce a llevado a la cal a ser considerada como el único agente coagulante, ya que la cal por si sola tiene un bajo costo.

• Hidróxido de Sodio:

Al agregar soda a las aguas servidas y en la medida que éstas contengan Magnesio se producirán flocs de Hidróxido de Magnesio, que precipitan en el medio alcalino. A la vez el Hidróxido de Sodio reacciona con el agua.

Sales de Hierro:

Las sales utilizadas en el tratamiento corresponden a Sulfato Ferroso (SF), SF Clorado, Cloruro Férrico y Sulfato Férrico. Los mecanismos de acción para estas sales son similares.

El SF es el más usado por tener bajo costo, mientras que el SF clorado presenta algunas desventajas ya que tiene un alto costo y requiere de plantas especiales y personal experimentado para su utilización. El Cloruro Férrico y los Polielectrolitos mejoran las propiedades de sedimentación del floc.

El Sulfato Férrico se utiliza en afluentes industriales y en plantas experimentales de tratamiento de aguas servidas como ayudante del proceso de sedimentación.

• Sales de Aluminio:

El Aluminio, bajo la forma de Sulfato, es el reactivo más usado como agente coagulante en tratamiento de aguas. El sulfato de aluminio ha sido usado sólo o con otros agentes coagulantes. Se logran mejores resultados cuando se utiliza mezclado con cal, pero sólo para algunas dosis pues en otros casos actúa mejor sólo.

• Polielectrolitos:

Sólo los Polielectrolitos con alto peso molecular son útiles en el tratamiento de aguas servidas, logrando aumentar el tamaño del floc, lo que mejora la eficiencia de la sedimentación.

Cuando los polímeros se disuelven en el agua, forman moléculas de alta viscosidad, estas moléculas tienen la capacidad de envolver la materia coloidal mediante puentes entre ellas, absorber las partículas coloidales, y también aumentan la tasa de filtración del agua.

Eficiencia del Tratamiento

En este punto se hablara sobre la calidad obtenida post-TFQ; los parámetros de medida de la calidad del agua mas influyentes son :

- Población microbiológica :

Se ha establecido que el efecto de la actividad biológica juega un rol significativo en la eficiencia del tratamiento, pues contrarresta el efecto de los coagulantes agregados.

- pH :

Se a encontrado que para una dosis definida de coagulantes existe un valor óptimo de pH con el cual se logran mejores resultados en el proceso. Los rangos de valores óptimos de pH difieren al tipo de coagulantes usados.

-Nutrientes :

Fósforo; la concentración de fósforo influye en los requerimientos de los compuestos químicos, pues en ausencia de éste el agua tiene una demanda de coagulante cte..

Nitrógeno; éste elemento es el que provoca los mayores problemas cuando se usa el TFQ y se ha demostrado que existe una alta correlación entre el contenido de nitrógeno y el de fósforo en AASS.

Dureza; éste es un factor positivo en la eficiencia del proceso de coagulación-floculación. Al utilizar alcálisis como coagulante provocará una mucho mejor clarificación de las aguas

Conclusión

El TFQ como tratamiento de aguas servidas es una buena alternativa a los tramientos biológicos dependiéndose de los recursos sean estos monetarios, de espacios físicos, etc.

Comparando con los TB, los TFQ requieren productos de fácil acceso económico como la Cal, que producen altas tazas de flocs siendo estos decantados, purificando las aguas. Otra ventaja, muy importante es la cantidad de espacios físicos, ya que son reducidos comparando con otros tratamientos.

Para entrar a analizar la eficiencia del TFQ se deben se debe entrar a comparar el nivel microbiológico , el pH , y el nivel de nutrientes ; dependiéndose de la cantidad de estos últimos el tratamiento resulta efectivo .

Por otra parte el costo resulta un factor muy importante en los distintos tipos de tratamientos , pero en general el TFQ no es un tratamiento muy caro ,ya que se puede variar en el tipo de coagulante a usar con el que también se puede disminuir o aumentar el costo del tratamiento.

En resumen el TFQ puede ser utilizado como una buena alternativa parar tratar aguas servidas , algo que es muy importante el requerimiento de espacio físico es menor que en los otros tratamientos .