El aprovechamiento de las aguas residuales tratadas

El manejo racional de los recursos hídricos en el Perú presenta dificultades, debido a la escasa disponibilidad y a la baja calidad de las aguas, originadas por la competencia de las actividades, que las derrochan y contaminan. Esas aguas contaminadas se descargan a los cuerpos receptores, que luego son utilizados como fuentes de agua para bebida y para el riego de los productos agrícolas, o terminan en áreas destinadas a la recreación, tales como las playas, incrementando el riesgo de enfermedades infecciosas, especialmente en los grupos más vulnerables.

Paradójicamente, el Perú fue uno de los primeros países latinoamericanos que logró experiencias exitosas en el uso de las aguas residuales domésticas para el desarrollo de áreas verdes productivas y recreativas en el desierto costeño. El Proyecto de San Juan de Miraflores, implementado desde 1964, constituyó un modelo internacional para tratar esta agua a bajo costo y aprovecharla en cultivos agrícolas, piscícolas y forestales, que permitieron desarrollar 600 hectáreas en el desierto del sur de Lima. Luego le siguieron muchos proyectos en Tacna, Piura, Chiclayo, Trujillo e Ica, entre otros que, juntos, sobrepasan las 5,000 hectáreas agrícolas regadas con aguas residuales, aunque una quinta parte se realiza con agua sin tratar.

A continuación te muestro un flujograma de tecnologías de tratamiento de aguas residuales y potencialidades de reúso:

¡Nos vemos en la siguiente post!

Galería: Las 5 PTARs más grandes del mundo

En muchos lugares, el agua contaminada se vierte directamente en los ríos sin haber sido tratada. Por ello, son necesarias las estaciones depuradoras de aguas residuales, con las que el ser humano minimiza su impacto sobre el medio ambiente y le devuelve lo que en algún momento le pidió prestado: el agua.

Por ello, en esta sección quiero mostrarte las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) más grandes del mundo, ya sea construidas o en proceso de construcción.

1. La PTAR de Atotonilco

Cuenta con una capacidad nominal de tratamiento medio de 35m3/s y un máximo de 50m3/s, incluida la evacuación final de los residuos sólidos y lodos que se generen. Igualmente la planta estará dotada de un sistema de cogeneración, para aprovechamiento del biogás producido en la digestión, permitiendo el máximo ahorro energético.

Se trata de un consorcio formado por ACCIONA Agua, Promotora del Desarrollo de América Latina, S.A. de C.V., Controladora de Operaciones de Infraestructura, S.A. de C.V. (ICA); Atlatec, S.A. de C.V ; Desarrollo y Construcciones Urbanas, S.A. de C.V. y Green Gas Pioneer Crossing Energy, LLC.

El contrato incluye la construcción y posterior explotación de la mayor planta de tratamiento de aguas residuales del mundo, situada en Atotonilco -en el estado mexicano de Hidalgo

Depurará las aguas residuales de 10,5 millones de habitantes.

2. La PTAR de Stickney

Ubicada en 570 acres (230 ha) en Cicero, Illinois, al suroeste de Chicago, sirve a 2,4 millones de personas que viven en Chicago y 43 comunidades suburbanas. Consta de dos plantas - la planta occidental, que comenzó a funcionar en 1930, y la planta sudoeste que entró en servicio en 1939. La estación de bombeo de la corriente principal, la mayor estación de bombeo de aguas subterráneas en el mundo, eleva las aguas residuales desde un sistema de túneles profundos a 300 pies bajo tierra hasta la planta. Los lodos de la planta se secan y se granulan por Metropolitan Biosolids Management, una empresa conjunta de Biosolids Management y Veolia Water North America Operating Services, que recibió un contrato por 20 años para diseñar, construir, poseer, operar y mantener la planta de peletización.

3. La PTAR de Deer Island

Impulsado por una orden de la corte federal en 1986 para poner fin a la descarga de 500 millones de galones (1,9 millones de m3) de aguas residuales mal tratadas al año en el puerto de Boston, el MWRA lanzó un programa de 11 años de 3,6 billones de dólares para mejorar el tratamiento en el área metropolitana de Boston. La empresa ICF Kaiser Engineers proporcionó la gestión de la construcción.

En la planta de tratamiento de aguas residuales de Deer Island, tres estaciones de bombeo son las que traen el afluente, que fluye a través de los desarenadores y luego se dirige a 48 clarificadores de tratamiento primario. El tratamiento secundario se lleva a cabo utilizando tanto el tratamiento gravedad como un sistema de lodos activados por oxígeno, manejado por doce digestores de lodos de 140 pies de alto y 90 pies de diámetro, los digestores más grandes de América del Norte en ese momento. El metano producido por la digestión alimenta un generador, produciendo 3 MW de electricidad . El lodo se seca aún más y se transforma en gránulos de fertilizante. Se producen 75 toneladas al día de fertilizante, y se vende a las plantas procesadoras de fertilizantes agrícolas, jardineros y campos de golf. Después del tratamiento primario y secundario, el agua residual se somete a desinfección para eliminar las bacterias, primero mezclándolo con hipoclorito de sodio, seguido de la adición de bisulfito de sodio para eliminar el cloro del agua de modo que la descarga no suponga una amenaza para los organismos marinos. La planta incluye dos túnes de cinco kilómetros de largo, uno de 14 pies de diámetro del túnel bajo el agua que trae el efluente de la planta de tratamiento primario Nut Island, y 9,5 millas de largo, 24 pies de diámetro de emisario para depositar el efluente tratado en la Bahía de Massachusetts. La planta se encarga de las aguas residuales de 2,5 millones de personas en 43 comunidades en el área metropolitana de Boston.

4. La PTAR de Detroit

La planta comenzó a funcionar en 1939, y en ese momento sólo ofrecía tratamiento primario. La Ley Federal Water Pollution Control (Clean Water Act) de 1972, que requiere que todas las aguas residuales municipales se sometan a un tratamiento secundario completo, condujo a la construcción de tanques de aireación, clarificadores finales, plantas criogénicas de oxígeno e instalaciones adicionales de manipulación de lodos en la planta. Dos estaciones de bombeo de aguas residuales elevan el agua de los interceptores a la planta. La planta incorpora un proceso de lodos activados de oxígeno puro, con tanques rectangulares cubiertos. Sirve a 3,5 millones de personas que viven en Detroit y 76 comunidades aledañas en el sureste de Michigan, una zona de 946 kilómetros cuadrados.

5. La PTAR de Bailonggang

La planta más grande de Asia, Bailonggang comenzó a funcionar en 1999 , y se expandió hasta su capacidad actual en 2008. Los digestores de lodo anaeróbicos se añadieron a la planta como parte de la expansión, así como un secado de lodos y una instalación para su eliminación . El proceso de la digestión reduce el volumen de lodo bruto. Una parte del lodo digerido y deshidratado se trata adicionalmente por secado térmico, y la parte restante se deposita en vertederos. El lodo seco se utiliza para aplicaciones no agrícolas. El biogás de la digestión se utiliza para operar la planta de secado de lodos.

El proyecto de modernización y expansión, entre abril de 2007 y junio de 2008 requirió de una inversió de 350 millones de dólares y fue ejecutado por cinco empresas: General Municipal de Beijing Engineering Design & Research Institute, Shanghai General Municipal Engineering Design & Research Institute , Shanghai N º Seven Construction Co. Ltd. , Shanghai No. Un Ingeniero Municipal Co. Ltd. y China Industria Nuclear Huaxing Construction Co. Ltd. Se inició un segundo proyecto de expansión en diciembre de 2009. Cuando esté terminado a finales de 2013 la capacidad de la planta alcanzará los 740 millones de galones (2,8 millones de m3/día).

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Ya tratamos el agua... ¿Qué hacemos con los residuos?

El tratamiento de las aguas residuales genera una serie de residuos, resultantes de las operaciones y procesos. Los residuos sólidos son esencialmente los materiales retenidos en las cámaras de rejas y desarenadores. Por su parte, en los sedimentadores, tanto primarios como secundarios, se produce lodos con alto contenido de material orgánico e inorgánico que se acumulan en las tolvas de sedimentadores y deben ser retirados periódicamente. La fracción de residuos sólidos retenidos en el Pre-tratamiento puede ser dispuesto en forma apropiada en un relleno sanitario, oficialmente autorizado. 

Cámara de rejas de una PTAR

Por su parte los lodos generados en los procesos de tratamiento, antes de su disposición final, deben ser acondicionados y tratados. Debido a su alto contenido de materia orgánica putrescible, los lodos suelen ser tratados por deshidratación y de ser posible se hace un tratamiento especial, empleando procesos biológicos de digestión: anaerobia, digestión aerobia, oxidación procesos de compostaje e incineración.

Lodos generados en una PTAR

De las opciones, antes descritas, se dispone de un procedimiento que puede ser destacado dentro de un enfoque de ecoeficiencia. El tratamiento de lodos mediante su deshidratación en lechos de secado y su inclusión progresiva en la producción de humus con lombrices, empleadas para dicho fin, permiten obtener productos de gran utilidad en el campo de la agricultura. Se han producido mediante sistemas controlados del manejo de lodos tratados, complementados con otros insumos naturales, materiales que son utilizados como mejoradores de suelos.

Otro proceso muy apropiado para reducir el volumen de lodo y que favorece su manejo en cantidades menores, sobre todo en plantas de tipo aerobio, corresponde a la digestión de lodos mediante el reactor de tratamiento anaerobio. La alta concentración de materia orgánica, presente en el lodo, da condiciones apropiadas para su tratamiento mediante bacterias anaerobias, reduciendo el volumen del lodo y con producción de gas metano como resultado de dicho proceso. 

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¡Amplía tus conocimientos!

 ¡Te recomiendo estos libros para que puedas profundizar en el tema! 😄

Libros

Fair, G. M., Okun, D. A., & Geyer, J. C. (1999). Ingeniería sanitaria y de aguas residuales: Purificación de aguas y tratamiento y remoción de aguas residuales. Limusa.

Ferrer Polo, J., Seco Torrecillas, A., & Robles Martínez, Á. (2018). Tratamientos biológicos de aguas residuales. Editorial Universitat Politècnica de València.

Lapeña, M. R. (1989). Tratamiento de aguas industriales: aguas de proceso y residuales (Vol. 27). Marcombo.

Ramalho, R. S. (1996). Tratamiento de aguas residuales. Reverté.

Reynolds, K. A. (2001). Tratamiento de aguas residuales en Latinoamérica. Latinoamérica, 48-49.

Romero Rojas, J. A. (2004). Tratamiento de aguas residuales: Teoría y principios de diseño. Bogotá, CO, Escuela Colombiana de Ingenieros.

Ronzano, E., & Dapena, J. L. (1995). Tratamiento biológico de las aguas residuales. Ediciones Díaz de Santos.

¡Nos vemos!