Economía circular y Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

La ‘Agenda: 2030’ de las Naciones Unidas ha definido el acceso universal al agua potable como uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible y alienta a los gobiernos a establecer PTARs para mejorar la calidad del agua y garantizar el acceso al agua potable para las personas que enfrentan graves problemas relacionados con el agua. Los recursos hídricos en todo el mundo se están contaminando cada vez más debido a la falta de regulaciones estrictas sobre las industrias para la eliminación de desechos. Las industrias y fábricas que descartan desechos industriales, metales pesados, colorantes, materia orgánica, bacterias y material tóxico en los recursos hídricos son muy contaminantes.

Principios de la economía circular

Para considerar cualquier iniciativa relacionada con la economía circular, es necesario señalar la correlación entre la economía circular y el tratamiento de aguas residuales. Para ayudar a los emprendedores a centrarse en la transición a una economía circular y desarrollar soluciones con expertos en sistemas de agua, debe haber un entendimiento común de los conceptos clave.

La economía circular consiste en actividades que preservan el valor en forma de energía, trabajo y materiales. La economía circular surge principalmente a través de tres “acciones” clave, es decir, los llamados Principios de las 3R: Reducción, Reutilización y Reciclaje.

• El principio de Reducción tiene como objetivo minimizar la entrada de energía primaria, materias primas y desechos mejorando la eficiencia en los procesos de producción (denominada ecoeficiencia) y de consumo, como introduciendo mejores tecnologías en PTAR.
• El principio de Reutilización se refiere a “cualquier operación mediante la cual los productos o componentes se vuelvan a utilizar para el mismo fin para el que fueron concebidos”. Por ejemplo, la escasez de agua en las regiones áridas y semiáridas ha llevado a la reutilización del agua como suministro alternativo de agua en algunas partes del mundo.
• El principio de Reciclaje se refiere a “cualquier operación de recuperación mediante la cual los materiales de desecho se reprocesan en productos, materiales o sustancias, ya sea para el propósito original o para otros fines. Por ejemplo, el reciclaje de lodos de las PTAR permite beneficiarse de los recursos todavía utilizables y reducir la cantidad de residuos que necesitan ser tratados y / o eliminados, reduciendo así también el impacto ambiental relacionado.

Dentro del marco de las PTAR, se pueden agregar tres principios adicionales presentados por la Fundación Ellen MacArthur [1] al principio de las 3R:

• El Diseño Adecuado resalta la importancia de la etapa de diseño en la búsqueda de soluciones para evitar el desperdicio y la contaminación. Este principio se aplica en las PTAR optimizando la cantidad de energía, minerales y químicos utilizados en los sistemas operativos.
• Mantener los Recursos en Uso significa optimizar el rendimiento de los recursos de las PTAR (uso y reutilización de agua, energía, recuperación de nutrientes y químicos). Por ejemplo:
• Optimización de la extracción de energía o recursos del sistema de agua,
• Maximización de su reutilización. Según las legislaciones nacionales vigentes en todo el mundo, los propósitos de reutilización son variados, desde agrícolas, industriales, urbanos, recreativos, ambientales hasta el consumo humano. En la actualidad, un 80% de las aguas residuales se vierten en las vías fluviales del mundo sin ningún tipo de tratamiento.
• Optimización del valor generado en las interfaces del sistema hídrico (valorización de lodos de depuradora) con otros sistemas como agricultura y otros usos,
• Recuperación de nutrientes de aguas residuales y su uso como fertilizantes.
• Regeneración del capital natural: este principio se basa en el hecho de que no solo tenemos que proteger, sino mejorar activamente el medio ambiente. Lo que tenemos que hacer es:
• Preservar y mejorar el capital natural (por ejemplo, prevención de la contaminación, calidad de los efluentes, etc.) y
• Asegurar una interrupción mínima de los sistemas naturales de agua debido al uso humano.

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2.1 ¿Cuáles son los principales procesos de tratamiento de aguas residuales?

El tratamiento de aguas residuales es el procesado del agua de tal forma que pueda reutilizarse directamente o descargarse en el medio ambiente con un impacto negativo mínimo en el medio ambiente. Las aguas residuales están llenas de contaminantes, como bacterias, productos químicos y otras toxinas. Su tratamiento es la reducción de los contaminantes hasta niveles aceptables para que el agua sea segura. Los procesos para el tratamiento de aguas residuales son los siguientes:

Procesos de tratamiento físico / químico

Los procesos físicos eliminan los sólidos de las aguas residuales a medida que fluyen a través de pantallas (o medios filtrantes), o bien se eliminan por sedimentación por gravedad o flotando al aire. Las partículas quedan atrapadas en la superficie y pueden eliminarse. También se pueden usar productos químicos en estos tratamientos para inducir cambios en los contaminantes que permitan eliminarlos. Los cambios pueden llevar a que las sustancias formen flóculos o una masa de partículas más pesada para facilitar la eliminación por procesos físicos. Los lodos, los residuos sólidos que se depositan en la superficie de los tanques, se eliminan por grandes raspadores y se empujan al centro de los tanques cilíndricos, y luego se bombean fuera de los tanques para su posterior tratamiento. El agua restante se bombea después para un tratamiento secundario (proceso biológico).

Procesos de tratamiento biológico

Los procesos de tratamiento biológico (también procesos de lodos activados) son sistemas que utilizan microorganismos para degradar los contaminantes orgánicos de las aguas residuales. El aire se bombea a tanques de aireación que mezclan las aguas residuales con el microorganismo, lo que hace que las bacterias y otros microbios se propaguen y consuman la materia orgánica restante. Los microorganismos metabolizan nutrientes, coloides y materia orgánica disuelta, resultando en aguas residuales tratadas. El exceso de microbios se elimina de las aguas residuales tratadas mediante procesos físicos. Este proceso conduce a la producción de grandes partículas que se depositan en el fondo de los tanques (lodos biológicos).

Manipulación de biosólidos

La materia sólida que sedimenta después de las etapas de tratamiento primario y secundario se dirige a los digestores, y éstos se calientan a temperatura ambiente. Luego, los desechos sólidos se tratan donde se someten a digestión anaeróbica. Durante el proceso se producen gases de metano y se forman biosólidos ricos en nutrientes que se reciclan y deshidratan en empresas locales. El gas metano, un subproducto de manipular biosólidos, suele usarse como fuente de energía en las PTAR. Puede utilizarse para producir electricidad en motores o simplemente para impulsar equipos de planta. Este gas también se puede utilizar en calderas para generar calor para digestores.

Tratamiento terciario

La etapa de tratamiento terciario tiene la capacidad de eliminar hasta el 99 por ciento de las impurezas de las aguas residuales. El tratamiento depende del uso final del agua (potable, agricultura, industria, etc.). Esto produce agua efluente que tiene casi la calidad del agua potable. Desafortunadamente, este proceso tiende a ser un poco caro ya que requiere equipos especiales, productos químicos, suministro constante de energía y operadores de equipos bien capacitados y altamente capacitados.

Desinfección

Después de los procesos fisicoquímicos y biológicos, aún quedan microorganismos en el resto de las aguas residuales tratadas. Para eliminarlos, las aguas residuales deben desinfectarse en tanques que contengan una mezcla de cloro e hipoclorito de sodio. El efluente (aguas residuales tratadas) se libera posteriormente al medio ambiente a través de las vías fluviales locales. Esta agua ahora se puede utilizar en industrias, para riego y otros fines.

Fuente: https://pixabay.com/images/search/wastewater%20treatment%20plant/