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Uno de los retos actuales a nivel global es tratar el mayor volumen de agua residual en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Tal y como sostiene el Informe de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo 2017, titulado ´Las aguas residuales – El recurso desaprovechado´, estas pueden resultar un recurso clave para satisfacer la creciente demanda mundial de agua dulce y de materias primas. Idrica explica el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales y el papel de estas aguas para la sostenibilidad y buen uso del recurso hídrico.
Las aguas residuales o aguas negras son aquellas cuya calidad se ve afectada por la actividad humana, y se clasifican en urbanas, domésticas e industriales, según su procedencia. Las plantas de tratamiento de aguas residuales o EDAR se encargan de recoger las aguas procedentes de una población o sector industrial y eliminar sus sustancias contaminantes. El objetivo de dicho proceso es devolver este recurso
al ciclo del agua, ya sea mediante su vertido a los cauces de agua o bien para su reutilización en actividades como la agricultura.
El agua que entra en las plantas se somete a procesos de tipo físico, químico y biológico con la finalidad de eliminar los contaminantes presentes en el agua. Normalmente se distribuyen en 4 etapas: tratamiento preliminar o pretratamiento, tratamiento primario, secundario y terciario. Además, en las plantas de tratamiento de aguas, también tienen lugar otros procesos asociados a los subproductos obtenidos en los diferentes tratamientos. Algunos procesos, como el asociado al tratamiento y la gestión del fango, tienen una importancia significativa ya que su gestión tiene cierta complejidad y es de gran interés.
1. Pretratamiento. El tratamiento preliminar, o pretratamiento, es la etapa que da comienzo a la depuración de las aguas residuales y sirve para prepararlas para su purificación durante las siguientes etapas. Así, el agua se libera de objetos que puedan dañar la instalación o los equipos que se usarán a lo largo del proceso de depuración. Durante esta etapa, primero suele tener lugar un proceso de desbaste, donde se separan los residuos sólidos de gran y mediano tamaño mediante rejas y tamices de diferente grosor. Posteriormente, se retiran las grasas y las partículas de arena utilizando desarenadores o desengrasadores.
2. Tratamiento primario. El objetivo de esta etapa es eliminar una porción de los sólidos suspendidos. Para ello, el agua queda retenida durante 1 a 2 horas en decantadores para que la gravedad ayude a separar esas partículas. Otros beneficios de este proceso son la homogeneización de caudal y la eliminación de materia orgánica asociada a los sólidos suspendidos. También es posible añadir sustancias químicas durante este proceso, como coagulantes y floculantes, para mejorar la sedimentación de los sólidos y eliminar fósforo. En determinados casos se suelen emplear sustancias básicas o ácidas para neutralizar el pH del agua.
3. Tratamiento secundario. Este proceso tiene como objetivo la eliminación de la materia orgánica del agua, así como de nutrientes tales como el nitrógeno y el fósforo. En el tratamiento secundario, un tratamiento principalmente biológico, se suele emplear la ayuda de bacterias y microorganismos para degradar y eliminar la materia orgánica y los diferentes nutrientes que contiene el agua. El tratamiento más extendido es el de los fangos activados, donde el agua a tratar pasa varios días en un tanque, en condiciones variables de oxígeno (condiciones aerobias, anóxicas y anaerobias) según los requisitos de eliminación requeridos. Aquí los diferentes tipos de bacterias que habitan en el tanque o reactor se alimentan de la materia orgánica y los nutrientes que contiene el agua, retirándolos de estas y pasando al interior de sus organismos. Tras el proceso biológico es habitual una segunda decantación, o decantación secundaria, donde las bacterias que han crecido en el proceso anterior se precipiten a la parte inferior del decantador, generando una mezcla de agua y sólidos que son lo que se denomina fango biológico. Esta mezcla se extrae o purga por la parte inferior del decantador y permite que por la parte superior salga el agua depurada sin la mayoría de las bacterias y sólidos, dando lugar al agua clarificada. Es habitual que en las plantas depuradoras el tratamiento del agua finalice en este punto, cuando el agua tratada cumple con los requisitos de vertido definidos y no hay requisitos adicionales de calidad del agua para su reutilización o uso posterior.
4. Tratamiento terciario. Durante el tratamiento terciario o químico se busca aumentar la calidad final del agua para poder devolverla al medio ambiente (mar, ríos, lagos y demás cuencas hidrográficas) y, en algunos casos, emplearla para la actividad humana. Para ello, se realizan una serie de procesos con el objetivo principal de eliminar agentes patógenos, como bacterias fecales. Entre las técnicas utilizadas se encuentran: la filtración mediante camas de arena u otros materiales o la desinfección, ya sea mediante cloro (habitualmente hipoclorito sódico) o con luz UV, para reducir la cantidad de organismos vivos microscópicos que se han generado en las etapas anteriores.
Como subproducto del tratamiento de las aguas residuales se producen ciertos residuos. Destaca principalmente la generación de gran cantidad de fangos, extraídos en los procesos de decantación primaria y secundaria. En primer lugar, se lleva a cabo una etapa de espesamiento de los lodos cuyo objetivo es la reducción del volumen de agua a tratar con la consiguiente optimización de los procesos existentes aguas abajo. Posteriormente, estos fangos mixtos se digieren mediante procesos aerobios (con aire) o anaerobios (en un tanque cerrado llamado digestor) para conseguir estabilizar el crecimiento de bacterias y para eliminarlas. A continuación, tiene lugar un proceso de reducción de la cantidad de agua mediante deshidratación, habitualmente con decantadoras centrífugas. Estos fangos, una vez que cumplen con los requisitos de sequedad y contenido en metales pesados, nutrientes y patógenos, deben gestionarse con el menor impacto para el medio ambiente. En España es habitual su reutilización en agricultura como fertilizante.
La necesidad de aumentar el porcentaje de población con acceso a agua potable y saneamiento, en cumplimiento con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de la Agenda 2030 de las Naciones Unidas, supondrá a su vez un mayor vertido de aguas residuales. Esto implica que su tratamiento debe ser más eficiente, asequible y sostenible, para mayor aprovechamiento de este recurso.
En este aspecto se están llevando a cabo algunos avances a nivel global. Según datos de la UNESCO, en América Latina, por ejemplo, el tratamiento de aguas residuales ha llegado a casi duplicarse en los últimos 20 años. En España, Idrica aporta su tecnología GoAigua en distintas EDAR para aprovechar de forma eficiente el agua resultante, con el fin de reutilizarla en la agricultura. Es otro ejemplo de cómo la tecnología ayuda a fomentar la sostenibilidad medioambiental en el caso de las aguas residuales.
Sin embargo, el porcentaje de aguas negras que se vierten sin ser tratadas es todavía elevado, por lo que debemos seguir trabajando en reducirlo. Un paso decisivo será generalizar la reutilización de las aguas residuales tratadas. En este sentido, es clave la transformación digital como vía para optimizar la gestión de las plantas depuradoras, las redes de saneamiento y el drenaje pluvial. Las soluciones de GoAigua Wastewater, por ejemplo, están diseñadas para mejorar procesos, asegurar la calidad del agua y reducir la huella de carbono, entre otros casos de uso.
