Secondary wastewater treatment/es

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El tratamiento de aguas residuales es fundamental para mantener la calidad de los cuerpos de agua receptores. Las aguas residuales salen de edificios residenciales, comerciales e industriales a través de los desagües; esto incluye el agua de inodoros, lavadoras, lavavajillas, duchas y bañeras. El agua se transporta a las plantas de tratamiento locales, donde se somete a una serie de tratamientos para eliminar los contaminantes que, de otro modo, contaminarían el medio ambiente.

El tratamiento secundario de aguas residuales es la etapa del tratamiento de aguas residuales destinada a degradar sustancialmente el contenido biológico de las mismas. Generalmente, se utilizan procesos biológicos. Las plantas municipales e industriales suelen emplear procesos biológicos aeróbicos.

Los procesos en suspensión, en particular el de lodos activados, son más comunes en plantas de tamaño mediano a grande; los métodos de película fija, como los filtros de desbaste, requieren menos mantenimiento y control, son más resistentes y resultan apropiados cuando el coste y el mantenimiento son factores importantes.

En ocasiones se utiliza el tratamiento anaeróbico, tanto en fosas sépticas como en biodigestores . En el caso de las fosas sépticas, las fases primaria y secundaria se combinan en una sola unidad. Si se utilizan biodigestores para el tratamiento secundario, la fase de tratamiento primario se reduce o se elimina (con el objetivo de eliminar materia como grava y hojarasca en lugar de sólidos de aguas residuales). ^{[ Verificación necesaria ]}

En respuesta a la creciente contaminación de los cuerpos de agua naturales, el Gobierno Federal promulgó la Ley de Agua Limpia [1] en 1972. Esta ley exigía que las plantas de tratamiento de aguas residuales operaran con un sistema de tratamiento secundario. Estos sistemas están diseñados para eliminar los contaminantes que normalmente se liberarían en cuerpos de agua naturales, como lagos, ríos y bahías.

Una vez que las aguas residuales han pasado por la etapa de tratamiento primario, el efluente se someterá a un tratamiento secundario para eliminar tanto los sólidos suspendidos pequeños como la DBO5 ₍ demanda bioquímica de oxígeno a cinco días [2] ) que pasan por la etapa de tratamiento primario. Todos los sistemas de tratamiento secundario utilizan un proceso biológico para descomponer la materia orgánica. Se introducen microorganismos en las aguas residuales y consumen la materia orgánica; se suministra oxígeno al sistema, lo que garantiza la supervivencia de los microorganismos. El suministro de oxígeno difiere entre los distintos sistemas. Este proceso biológico ocurre de forma natural en la naturaleza, pero se acelera en los sistemas de tratamiento secundario. Normalmente, el 85 % de la DBO y los sólidos suspendidos se eliminan durante este proceso. ^{[ 1 ]} El agua que sale del tratamiento secundario aún contiene nitrógeno , fósforo, metales pesados , patógenos y bacterias. Para una mayor eliminación de contaminantes, el agua se transporta a un sistema de tratamiento terciario [3] y desinfección. Existen diversos procesos de tratamiento secundario; los siguientes son procesos convencionales utilizados por las plantas de tratamiento:

• Lodo activado
• Filtro de goteo
• Filtración secundaria no eléctrica (FilterPod)
• estanques de oxidación

Cada uno de estos tres procesos tiene sus ventajas y desventajas. Los costos operativos e iniciales, junto con el espacio disponible, son tres factores que suelen determinar la técnica más apropiada. El espacio depende del tamaño de la población y del costo del terreno. Por ejemplo, las lagunas de oxidación requieren grandes extensiones de terreno; si el terreno es costoso o se necesita para viviendas, las lagunas de oxidación no son una opción viable. Además, las plantas de tratamiento de aguas residuales deben considerar el mantenimiento, la confiabilidad y la eficacia del sistema.

Proceso:

Durante el proceso de lodos activados, el efluente primario fluye hacia un tanque de aireación, donde se mezcla con microorganismos. El tanque de aireación inyecta un suministro constante de oxígeno o aire en las aguas residuales, asegurando que los organismos tengan el suministro adecuado de oxígeno necesario para descomponer la materia orgánica que permanece en el efluente. Luego, el efluente fluye hacia tanques de sedimentación secundarios. En este punto, el lodo se dirige en una de dos direcciones: 1. de regreso al tanque de aireación, ya que el lodo de retorno contiene una gran cantidad de microorganismos que descompondrán rápidamente la materia orgánica, o 2. al digestor de lodos [4] . El agua tratada ingresará a la etapa de tratamiento terciario; aquí pasará por la etapa de tratamiento final antes de ser vertida a un sistema de agua natural. La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema de lodos activados.

Ventajas:

1. Costo de construcción bajo
2. Ocupa una pequeña área
3. Olor relativamente bajo
4. Elimina un alto porcentaje de DBO

Desventajas:

1. Alto coste operativo (bombas de aire)
2. Altos gastos energéticos para la demanda de oxígeno.

Proceso:

Cuando el efluente primario se transporta a un sistema de filtro percolador, las aguas residuales se dispensan sobre un lecho de material filtrante, como rocas, piedras, plásticos o sales. Los filtros percoladores más modernos utilizan un tipo de lana de roca. El efluente fluye a través del material a velocidades lo suficientemente bajas como para permitir el crecimiento microbiano en la superficie del material (y dentro de las fibras del material, en los tipos de lana de roca), creando una capa de película. El espacio entre los materiales filtrantes permite que el aire circule por todo el sistema percolador. Una vez que se produce el crecimiento microbiano, el flujo adicional de aguas residuales entra en contacto con los microorganismos; este contacto asegura que la materia orgánica en el efluente del tratamiento primario se descomponga. La biopelícula que cae del material filtrante fluye a través del lecho y se transportará al tanque de sedimentación secundario para eliminar el exceso de microorganismos. El efluente secundario que se sedimenta entrará en un digestor o volverá a entrar en el sistema percolador. El efluente secundario que vuelve a entrar en el filtro percolador tiene varios propósitos, los siguientes son ejemplos: 1. Tratamiento adicional, 2. Prevención de la desecación del microorganismo y 3. Dilución o suplementación del efluente primario. La figura 2 muestra un esquema visual de un sistema de filtro percolador.

Ventajas:

1. Costo de construcción bajo
2. Suministro de oxígeno económico
3. Sistemas no eléctricos disponibles

Desventajas:

1. Dependiente de la temperatura
2. Vulnerable a la congestión, que puede provocar inundaciones y fallos en el sistema, bajo suministro de oxígeno y restricción del flujo de agua.
3. Puede ocupar una superficie mayor que el lodo activado.
4. Alto mantenimiento en algunos tipos más antiguos.

Proceso:

Las lagunas de oxidación son grandes y poco profundas; su profundidad típica oscila entre 1 y 2,5 m. Están compuestas por microorganismos que se alimentan de la materia orgánica proveniente del efluente primario. Las algas son un elemento clave en el sistema de lagunas de oxidación. Al igual que el tanque de aireación en el sistema de lodos activados, las algas proporcionan un flujo constante de oxígeno a las bacterias. Las algas requieren luz solar para producir oxígeno mediante la fotosíntesis; la reaireación generada por el viento proporciona flujo de aire cuando no hay luz solar disponible. En general, el proceso es lento y requiere grandes extensiones de terreno. Normalmente, las lagunas de oxidación se utilizan en zonas con poca población donde el terreno es fácilmente accesible. La figura 3 muestra los aspectos básicos de un sistema de lagunas de oxidación.

Ventajas:

1. Entrada de energía pequeña
2. Degrada el nitrógeno y el fósforo.

Desventajas:

1. Ocupa una gran área
2. Posibles olores
3. Proceso lento
4. Tiempos de retención prolongados
5. Dependencia del clima

• Estanques de tratamiento : otro método de tratamiento secundario que utiliza plantas portadoras de microorganismos en sus raíces.
• Combustible de algas : la fábrica de cerveza Zoetwerwoude de Heineken desnutriciona sus aguas residuales utilizando algas.

• Wikipedia:Tratamiento de aguas residuales#Tratamiento secundario
• Ley de Agua Limpia - Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.
• [5] -Una visión general del tratamiento terciario
• [ https://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/AE_anaerobic_digestion.html- Digestión anaeróbica
• Planta de tratamiento de aguas residuales Vortex - Proceso de lodos activados
• Cómo funcionan los sistemas de plantas de tratamiento de aguas residuales no eléctricas FilterPod: utilizan capas alternas de conductos de aire y fibra de piedra natural contenida en redes.

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