1. Introducción
Una estación depuradora de aguas residuales, o EDAR, es una planta de tratamiento de agua dedicada a la depuración de aguas residuales cuyo objetivo fundamental es recoger las aguas de una población o de un sector industrial, y eliminar las sustancias contaminantes de esta para, posteriormente, ser devuelta al ciclo del agua, bien mediante desagüe al mar o bien mediante su reutilización directa. Entre las distintas sustancias que se han de eliminar, se encuentran residuos, aceites, arenas y distintos sólidos sedimentables, compuestos con nitratos, amoniaco y fosfatos, entre otros. El problema es, como se mencionará a continuación, que las EDAR convencionales no se diseñan para la eliminación de contaminantes de carácter emergente.
2. Tipos de tratamiento
2.1. Tratamientos físicos
Son aquellos métodos en los que se aplica una separación física, generalmente de sólidos. Estos métodos suelen depender de las propiedades físicas de los contaminantes, como la viscosidad, tamaño de partículas, flotabilidad, etc. Entre ellos podemos encontrarnos el tamizado, la precipitación, separación y filtración de sólidos.
2.2. Tratamientos químicos
Son aquellos métodos que dependen de las propiedades químicas del contaminante o reactivo incorporado al agua. Podemos destacar la eliminación del hierro y del oxígeno, la eliminación de fosfatos y nitratos, la coagulación, los procesos electroquímicos, la oxidación, intercambio de iones, etc.
2.3. Tratamientos Biológicos
En estos métodos se utilizan procesos biológicos, de manera que se pretende eliminar los contaminantes coloidales. Son microrganismos que actúan sobre la materia en suspensión transformándola en solidos sedimentables. Pueden ser procesos aeróbicos o anaeróbicos, como los lodos activos, los filtros percoladores, la biodigestión anaerobia o las lagunas aireadas.
3. Etapas de tratamiento
3.1. Pretratamiento
Esta es la etapa preliminar del tratamiento de la depuradora. Este proceso regula y mide el caudal de aguas residuales entrantes en la estación. En esta etapa se eliminan los sólidos de mayor tamaño, la arena y la grasa, que hay presente en las aguas negras. Estos compuestos son eliminados mediante filtrado.
También suele realizarse un proceso de pre-aireación, para disminuir así los compuestos orgánicos volátiles disueltos en el agua, los cuales otorgan mal olor y aumentan la DQO del agua. Entre los dispositivos utilizados, se encuentran el pozo de gruesos, el desbaste de gruesos, desbaste de finos y desarenado-desengrasado.
3.2. Tratamiento primario
La función de esta primera etapa es la de eliminar los sólidos suspendidos, lo cual se realiza mediante un proceso de sedimentación gravitatoria o bien mediante precipitación, bien asistida o bien por sustancias químicas añadidas. La eliminación de sólidos se realiza mediante la criba en base al tamaño de partícula.
Posteriormente, se añaden compuestos como aluminio, polielectrolitos floculantes y sales férricas, además de precipitar el fósforo disuelto en pequeños coloides o en una suspensión muy fina, mediante el uso de maquinaria hidráulica.
Entre los principales métodos nos encontramos el decantador primario (sedimentación gravitatoria), el flotador por aire disuelto (separación de partículas en suspensión mediante burbujas) y los tratamientos químicos, con adición de reactivo para aumentar la sedimentación de los sólidos disueltos.
3.3. Tratamiento secundario
El objetivo de esta segunda etapa es el de eliminar la materia orgánica disuelta y en estado coloidal, mediante procesos de oxidación bioquímicos. Además, se degradan sustancias biológicas originadas por los desechos humanos. En estos tratamientos nos encontramos con procesos aeróbicos y anaeróbicos. Los procesos aerobios son realizados en presencia de oxígeno, introducido mediante burbujeo en os tanques de almacenamiento.
Los procesos anaerobios están realizados en ausencia de oxígeno. En estos procesos tienen lugar las reacciones de fermentación de la materia orgánica, que se convierte en energía liberada, CO2, CH4 y C. Algunos de los procesos anaerobios y anaerobios más empleados son los lodos activos, los filtros verdes, las lagunas aireadas, los lechos bacterianos y la digestión anaerobia. También existen procesos físico-químicos como los lechos particulados. Estos procesos disminuyen gran parte de la DBO y eliminan el resto de sólidos sedimentables. Generalmente suelen darse combinaciones entre estos distintos tratamientos, dando lugar a procesos biológicos de dos o más etapas.
También se pueden emplear reactores biológicos, como el de cama móvil o el de membrana, aunque el coste de construcción y operación de estos es usualmente más caro que el de un sistema de tratamiento de aguas residuales convencional de filtros.
En esta etapa también se incluye la decantación secundaria, separando el agua tratada y el fango generado en el proceso biológico.
3.4. Tratamiento terciario
En esta etapa final del tratamiento se realizan procesos para la eliminación de agentes patógenos, como bacterias de origen fecal, aumentando los estándares de calidad requeridos para ser devuelta al ciclo del agua, por descarga al mar, en ríos, lagos, recargas de acuíferos, embalses y demás sistemas hídricos. Este tipo de tratamiento solo se realiza en EDAR´s que realicen vertidos a una zona protegida.
Entre los procesos que se realizan encontramos en primer lugar la filtración en filtros de arena, que retiene gran parte de la materia en suspensión. El carbón activo que sobra retiene el resto de toxinas.
El tratamiento en lagunas proporciona la sedimentación necesaria, además de una ventaja biológica adicional. Es básicamente una imitación de los procesos naturales de autodepuración que realiza un río o un lago. Además de ser lagunas extremadamente aerobias, lo que genera un crecimiento habitual de cañadas, los invertebrados de alimentación filtrante también ayudan al proceso de eliminación de sólidos. Por otro lado, los humedales artificiales consisten en una serie de camas de caña o similar que generan un proceso de fitorremediación (descontaminación de suelos).
La eliminación de nutrientes también se realiza en esta etapa. El nitrógeno se elimina mediante oxidación biológica de bacterias como las Nitrobacter o la Nitrosomus, que convierten el NH3 en nitratos, y después en N2. En este proceso de desnitrificación, los nitratos y nitritos son empleamos por dichas bacterias en condiciones anaerobias, formando CO2 y agua como productos finales, además de nitrógeno gaseoso.
El fósforo se elimina a través del proceso de retiro biológico realzado de fósforo en el cual, bacterias acumuladoras de polifosfatos van recogiendo el fósforo del agua dentro de ellas. El fango resultante es complicado de operar, lo cual resulta un ligero inconveniente frente a la mejora de eficiencia del proceso de eliminación de fósforo.
En último lugar, se realiza una desinfección del agua residual para reducir el número de organismos que se han creado en las etapas intermedias. Los métodos más comunes utilizados son la ozonización, tratamiento con luz UV o tratamiento con clorina., aunque la desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección, sobretodo en Estados Unidos, mientras que en Reino Unido la UV se está volviendo la forma más común de desinfección.
4. Eliminación de contaminantes emergentes
El agua es un recurso natural, escaso e indispensable para la vida humana que además permite la sostenibilidad del medio ambiente. Constituye una parte esencial de cualquier ecosistema, tanto en términos cualitativos como cuantitativos. Una reducción del agua disponible, bien sea en lo referente a la cantidad de esta, o a su calidad, o ambas, puede provocar innumerables efectos negativos sobre los ecosistemas. Los contaminantes emergentes, cuyo estudio se encuentra entre las líneas de investigación prioritarias de los principales organismos dedicados a la protección de la salud pública y del medio ambiente, tales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Agencia para la Protección del Medio Ambiente (EPA), o la Comisión Europea, se definen como contaminantes previamente desconocidos o no reconocidos como tales, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva pero sí la preocupación por las posibles consecuencias de la misma. Los contaminantes emergentes son compuestos de los cuales se sabe relativamente poco o nada acerca de su presencia e impacto en los distintos entornos ambientales, razón por la cual y a su vez consecuencia de que no hayan sido regulados, y de que la disponibilidad de métodos para su análisis sea nula o limitada. En este caso analizamos el problema de la eliminación de los parabenos, que son los ésteres parafínicos del ácido p-hidroxibenzoico. Sus principales usos son muy variados, desde como conservante alimentario, su uso en los cosméticos o en la industria farmacéutica, todo esto debido al carácter fungicida que tienen. El caso de los parabenos es el de aquellas sustancias que están preentes en el medio ambiente y el impacto que tienen en la salud humana no es del todo conocido. El problema que plantean es su relación con diversos tipos de casos de alergias con irritaciones de piel y ojos, infertilidad masculina o directamente con el cáncer de mama. [6] [7] [8]
Todos los estudios actuales demuestran que, sea cual sea el proceso al que se someta anteriormente descrito, la eficiencia de eliminación de los parabenos en las plantas de tratamiento de aguas residuales es superior al 90%, lo cual reduce significativamente la concentración, pero no evita que se vaya acumulando de manera periódica, ya que se devuelve al ciclo del agua con unos compuestos que no contenía inicialmente.
Bibliografía y referencias
[1] Fair, G.M., J.C. Geyer, y D.A. Okun. 1966. Water and Wastewater Engineering. 2 Volúmenes. New York: John Wiley and Sons.
[2] Feachem, R.G. y otros. 1983. Sanitation and Disease: Health Effects of Excreta and Wastewater Management. Chishester, Reino Unido: John Wiley and Sons.
[3] Tecnología y tratamiento de aguas residuales, 12 de junio de 2019, (enlace disponible aquí)
[4] Direct industry.
[5] “Descripción del proceso del tratamiento de aguas residuales en las plantas de tratamiento I y II”, Comisión municipal de agua potable y saneaminto de Xalapa, (enlace disponible aquí)
[6] Savage, J.H. y col., “Urinary levels of triclosan and parabens are associated with aeroalleger and food sensitization”, 2012.
[7] Vaede, D., y col., “Les consertaveurs des collyres: vers un prise de conscience de leur toxicité”, 2010.
[8] Darbre, P.D., y col., “Personal care products and breast cáncer”, 2011.
