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Las plantas de tratamiento de aguas residuales suministran agua limpia a millones de personas en todo el mundo. Como tal, las plantas de tratamiento de aguas residuales requieren equipos de última generación para impulsar sus operaciones diarias, incluyendo numerosas herramientas que permiten a estas plantas purificar constantemente el agua y garantizar que las comunidades puedan disfrutar del agua de la más alta calidad posible.
¿Sabía que el aire comprimido desempeña a menudo un papel clave en el tratamiento de aguas residuales? Con un suministro eficaz de aire comprimido a los equipos de tratamiento de aguas residuales, los operarios pueden estar mejor equipados para gestionar diversos procesos de tratamiento de aguas residuales de forma fiable y sencilla.
A continuación, le mostramos el tratamiento de aguas residuales y el valor de los compresores de aire para las plantas de tratamiento de aguas residuales.
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La importancia de las aguas residuales
El Informe sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo (WWDR) de 2014 de ONU-Agua indicó que más del 80% del agua utilizada en todo el mundo no se recoge ni se trata, lo que convierte a esta agua en una amenaza para la salud humana y medioambiental. Pero con el apoyo de las plantas de tratamiento de aguas residuales, las personas de todo el mundo podrían disfrutar de los beneficios del agua limpia durante años.
Las aguas residuales incluyen energía potencial, energía térmica y energía ligada químicamente, según ONU-Agua. Por ello, ofrece un valor inmenso si se aprovecha adecuadamente, algo que ha resultado ser un gran reto para muchas plantas de tratamiento de aguas residuales de todo el mundo.
También hay muchas razones para depurar las aguas residuales, entre ellas:
- Preocupación por la salud - La falta de limpieza del agua puede provocar problemas de salud debido a las peligrosas bacterias que contiene el agua.
- Mantenimiento de la pesca y los hábitats de la fauna silvestre - Los peces y otros animales silvestres dependen del agua limpia. Sin ella, estas especies no podrían sobrevivir en sus hábitats naturales.
- Zonas de recreo - Las playas, los lagos y otras masas de agua pueden convertirse en zonas inseguras si el agua no se trata adecuadamente.
El tratamiento de aguas residuales permite eliminar los sólidos en suspensión del agua antes de que el agua restante se convierta en efluente, es decir, que el agua pueda devolverse al medio ambiente. Por ello, las plantas de tratamiento de aguas residuales -y los compresores de aire que alimentan los equipos de tratamiento de aguas residuales- han adquirido un gran valor en las comunidades mundiales.
¿Qué es el tratamiento de aguas residuales?
El tratamiento de las aguas residuales es primordial. Sin los procesos adecuados de tratamiento de aguas residuales, las poblaciones pueden tener dificultades para encontrar agua limpia para beber, limpiar y otras tareas cotidianas.
El aire comprimido en el tratamiento de aguas residuales ayuda a impulsar los procesos de tratamiento de aguas residuales que eliminan o reducen una serie de partículas nocivas, entre ellas:
1. Sólidos en suspensión - Estas partículas suelen obstruir los ríos o canales.
2. Orgánicos biodegradables (DBO) - Los microorganismos suelen depender de la DBO como "alimento". Utilizan una combinación de DBO y oxígeno para sobrevivir y multiplicarse.
3. Bacterias patógenas - Estos organismos causantes de enfermedades pueden ser problemáticos en zonas donde el agua se utiliza para beber.
4. Nutrientes - Los nitratos, fosfatos y otros nutrientes pueden provocar altas concentraciones de algas.
Además, existen tres tipos de tratamiento de aguas residuales:
1. Primario - También conocido como tratamiento "mecánico", el tratamiento primario implica la eliminación de los sólidos brutos, suspendidos y flotantes de las aguas residuales crudas. Como parte del tratamiento primario, se utiliza el cribado para capturar objetos sólidos y sedimentos. Mientras tanto, también se pueden utilizar productos químicos para acelerar el proceso de sedimentación.
El tratamiento primario suele ofrecer resultados significativos, y el Grupo del Banco Mundial (GBM) señala que el tratamiento primario puede minimizar la DBO de las aguas residuales entrantes entre un 20% y un 30% y el total de sólidos en suspensión entre un 50% y un 60%.
2. Secundario - El tratamiento secundario, también conocido como "biológico", elimina toda la materia orgánica disuelta después del tratamiento primario. Aprovecha los microbios que ingieren la materia orgánica como alimento y la transforman en dióxido de carbono, agua y energía. A continuación, el tratamiento secundario va seguido de un proceso de "sedimentación secundaria" que implica la eliminación de más sólidos en suspensión.
En la mayoría de los casos, alrededor del 85% de los sólidos en suspensión y la DBO pueden eliminarse durante el tratamiento secundario, según WBG.
3. Terciario - El último paso, el tratamiento terciario, está diseñado para eliminar casi todas las impurezas de las aguas residuales para producir una calidad cercana a la del agua potable. El tratamiento terciario puede ser costoso y requiere un personal altamente capacitado de operadores de la planta, una fuente de energía constante y diversos productos químicos y equipos para garantizar que se realice correctamente.
Veamos ahora con más detalle los tipos de tratamiento de aguas residuales mencionados.
Tratamiento primario
El tratamiento primario comienza en el momento en que las aguas residuales entran en la depuradora. En este punto, las aguas residuales pasan por un tamiz que elimina los residuos, palos y otros objetos grandes que podrían obstruir o dañar el equipo de la planta. A continuación, las aguas residuales pasan a un desarenador que elimina la arena, las piedras y otras partículas pequeñas. Esta cámara desempeña un papel fundamental en las comunidades en las que la arena, la grava y otros materiales granulosos podrían llegar al alcantarillado con las aguas pluviales, y garantiza que estos materiales puedan eliminarse correctamente en cualquier momento.
Tras el proceso de cribado, las aguas residuales seguirán conteniendo materia orgánica e inorgánica, así como diversos sólidos en suspensión. Sin embargo, todos estos materiales pueden eliminarse gracias a un tanque de sedimentación.
Un tanque de sedimentación se encarga de que los sólidos en suspensión se hundan hasta el fondo y formen una masa, comúnmente denominada biosólidos primarios o lodos. Estos materiales se retiran del tanque mediante bombeo. Además, los materiales pueden recibir un tratamiento adicional mediante un fertilizante, ser trasladados a un vertedero o ser incinerados para su correcta eliminación.
El tratamiento primario ofrece un valor sustancial porque sirve como paso inicial del ciclo de tratamiento. Comparativamente, no es el único paso de este proceso, y los tratamientos secundarios y terciarios desempeñan papeles cruciales en la producción de agua de máxima calidad en comunidades de todo el mundo.
Tratamiento secundario
La Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos (EPA) afirma que durante el tratamiento secundario se elimina aproximadamente el 85% de la materia orgánica. En este punto, se utiliza un filtro percolador, es decir, un conjunto de piedras de entre un metro y un metro y medio de profundidad, para absorber la materia orgánica. Este filtro aprovecha las bacterias que se acumulan y multiplican en la piedra, recogiendo rápidamente la materia orgánica. Una vez que el filtro percolador recupera la materia orgánica, el agua más limpia pasa por una serie de tuberías para su tratamiento adicional.
Las aguas residuales parcialmente tratadas pasarán a un tanque de sedimentación para eliminar el exceso de bacterias. También se utilizará un proceso de lodos activados para eliminar las bacterias poniéndolas en estrecho contacto con el aire y los lodos.
Una vez que las aguas residuales salen del tanque de sedimentación, se introducen en un tanque de aireación. Aquí, las aguas residuales se mezclan con aire y lodo y permanecerán en el lugar durante al menos unas horas. Las bacterias descompondrán la materia orgánica que es inofensiva.
A continuación, las aguas residuales pasarán a otro tanque de sedimentación donde se eliminarán por completo las bacterias. El tratamiento secundario suele concluir con la desinfección del efluente de este tanque con cloro antes de su vertido.
La EPA señala que la cloración suele destruir más del 99% de las bacterias nocivas y, en muchos municipios, la solución de cloro se fabrica in situ para evitar el transporte y el almacenamiento de grandes cantidades de cloro en un momento dado, lo que protege aún más a las personas.
Terciario
El tratamiento terciario representa la etapa final del ciclo de tratamiento del agua. Implica la eliminación de compuestos inorgánicos como el nitrógeno y el fósforo, junto con bacterias, parásitos y virus.
Como parte del tratamiento terciario, las aguas residuales pasarán de un reactor biológico a una estación de bombeo. A continuación, estas aguas residuales pasarán a un mezclador flash que puede utilizarse para eliminar las partículas nocivas y los sólidos restantes.
Tras la depuración de las aguas residuales en el mezclador flash, éstas pasan por los filtros de arena. Las partículas diminutas se agrupan y quedan atrapadas por la arena, mientras que el agua limpia pasa a un tanque de contacto con el cloro. Los filtros de arena se lavan a diario para eliminar las partículas diminutas, y el agua de lavado pasa por cada etapa del ciclo de tratamiento de las aguas residuales, empezando por el tratamiento primario.
Por último, un tanque de contacto con cloro ayuda a purificar las aguas residuales tratadas en el terciario. El cloro se utiliza para eliminar microorganismos como bacterias, parásitos y virus. A continuación, el agua clorada pasa al tanque de descarga, y los restos de cloro se eliminan mediante la incorporación de bisulfito de sodio antes de que el agua se descargue.
¿Cómo llegan las aguas residuales a la depuradora?
Las aguas residuales viajan a través de tres conjuntos de tuberías. En primer lugar, el agua viaja desde las tuberías de una casa o negocio hasta el alcantarillado local, gestionado por los departamentos de alcantarillado de las ciudades y pueblos. A continuación, las aguas residuales viajan hasta los colectores interceptores, que suelen tener un diámetro de entre ocho pulgadas y 11 pies. Por último, las aguas residuales llegan a una planta de tratamiento de aguas residuales.
Además, las aguas residuales proceden de innumerables fuentes, como las cocinas y los baños de los edificios residenciales y comerciales. Miles de propietarios de viviendas y empresas pueden contribuir a las aguas residuales que se suministran a una planta de tratamiento de aguas residuales. Asimismo, el tiempo lluvioso, la escorrentía de las calles e incluso las grietas permiten a menudo que las aguas subterráneas entren en el sistema de alcantarillado.
Una planta de tratamiento de aguas residuales limpiará la parte líquida de las aguas residuales y tratará de eliminar los metales tóxicos, el exceso de nutrientes y los patógenos de las aguas residuales. Una vez completado con éxito el ciclo de tratamiento de las aguas residuales, el líquido resultante se vierte en bahías, ríos, lagos y arroyos como efluente. Por el contrario, los sólidos y semisólidos sobrantes que se eliminan de las aguas residuales constituyen los biosólidos.
Procesos comunes de tratamiento de aguas residuales
Son muchos los procesos de tratamiento de aguas residuales que se utilizan día a día, y algunos de los más comunes son
1. Proceso de fangos activados
Este proceso consiste en la separación de los sólidos en suspensión de las aguas residuales mediante sedimentación. Se utiliza habitualmente en plantas de tratamiento de aguas residuales de mediana y gran escala y comienza cuando el efluente entra en el tanque o carril de aireación.
A continuación, se añade aire a baja presión a través de una rejilla de difusores, y el agua comenzará a pasar por el proceso en el transcurso de varias horas. Durante este tiempo, la retención de lodos puede variar. Con temperaturas frías, estos índices pueden durar hasta varias semanas.
2. Aireación de la laguna
Al igual que el proceso de fangos activos, la aireación de lagunas se realiza en muchas plantas de tratamiento de aguas residuales de tamaño grande y medio. La aireación de lagunas implica varias lagunas poco profundas que actúan como cuencas de aireación y tanques de retención. Estas lagunas cuentan con aireadores de superficie y sistemas difusores.
3. Biorreactor de membrana (MBR)
El proceso MBR es una variación del proceso de lodos activados y utiliza filtración adicional para obtener un efluente de mayor calidad. Requiere un filtro de membrana ultrafino con bombas instaladas en él para crear un vacío que arrastre el efluente a través de la membrana, y unos orificios ultrafinos en la membrana mantienen los microbios en la base de aireación.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que la membrana puede obstruirse en ocasiones, por lo que es necesario limpiarla para obtener resultados óptimos.
4. Reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR)
Diseñado para la escalabilidad, el proceso MBBR representa una gran opción para las plantas de tratamiento de aguas residuales de todos los tamaños. Requiere un reactor que se llena con miles de portadores de biopelículas que salvaguardan las bacterias que se utilizan para minimizar los contaminantes en las aguas residuales. Además, una rejilla difusora administra aire que mueve los portadores de biopelícula por la base para proporcionar una amplia aireación para el crecimiento de la biopelícula.
5. Reactor discontinuo de secuenciación (SBR)
El SBR es un proceso compacto que se utiliza con frecuencia en plantas de tratamiento de aguas residuales pequeñas y medianas. Este proceso implica el uso de dos tanques que alternan múltiples etapas de tratamiento. Para iniciar el proceso, se llenará un tanque. Una vez hecho esto, las aguas residuales pasarán al segundo tanque y el proceso se reiniciará. Como tal, el SBR garantiza que una planta de tratamiento de aguas residuales esté equipada para acomodar cargas mayores.
6. Digestión anaerobia
Con la digestión anaerobia, una planta de tratamiento de aguas residuales podrá tratar los lodos que se forman durante el proceso de depuración. La digestión anaerobia implica una serie de microorganismos que transforman los residuos sólidos en dióxido de carbono, metano y otros gases. A continuación, el biogás se extrae de un reactor y se trata antes de inyectarlo en un generador o quemarlo para minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero.
Por supuesto, sin un compresor de aire, algunos de estos procesos de tratamiento del agua pueden ser imposibles de realizar.
¿Cómo contribuye el aire comprimido al tratamiento de las aguas residuales?
Hay muchas aplicaciones para los compresores de aire en el tratamiento de aguas residuales, entre ellas:
1. Filtración de arena de lavado a contracorriente
El aire comprimido puede utilizarse para expandir un lecho filtrante y romper el material compactado con facilidad. Además, se puede bombear agua limpia de lavado a contracorriente, mientras que el material suelto se suspende y las partículas en suspensión son empujadas a través del filtro y arrastradas.
2. Desalinización
La desalinización es el proceso de eliminación de las sales disueltas en el agua y permite a una planta de tratamiento de aguas residuales producir agua dulce a partir de agua de mar o agua salobre de forma rápida y eficaz. Un compresor de aire puede ayudar con la desalinización, garantizando que una planta de tratamiento de aguas residuales pueda eliminar la sal y producir agua potable para uso doméstico o municipal.
3. Eliminación de aguas residuales
Los compresores de aire pueden utilizarse para accionar sistemas de aspiración centralizada que impulsen la eliminación de las aguas residuales. De ese modo, las aguas residuales pueden recogerse, drenarse y eliminarse al mismo tiempo.
4. Limpieza y mantenimiento del tanque de digestión
Los tanques de digestión desempeñan funciones cruciales en las plantas de tratamiento de aguas residuales, ya que se activan mediante aire comprimido que mezcla los lodos con oxígeno para aumentar el rendimiento de gas y el tiempo de retención. Además, el aire comprimido caliente suele dar los resultados deseados.
5. Bombeo de lodo líquido
Desde abrasivos resistentes a líquidos viscosos que se encuentran en las plantas de tratamiento de aguas residuales, los lodos líquidos pueden ser problemáticos. Afortunadamente, las bombas de lodo líquido pueden funcionar con compresores de aire y garantizar que el lodo permanezca en suspensión y se desplace de un depósito a otro con facilidad.
6. Presión de aspiración
Los compresores de aire pueden utilizarse para proporcionar la presión de aspiración necesaria para la eliminación eficaz de las aguas residuales y la limpieza de las redes de alcantarillado. Con los compresores de aire, los contaminantes de las aguas residuales pueden eliminarse y purgarse periódicamente mediante bombas.
7. Depuración de aguas residuales
Los tanques de lodos activados son cada vez más comunes en las plantas de tratamiento de aguas residuales porque están diseñados para ser rentables y ocupar poco espacio. Mientras tanto, los compresores de aire suministran la presión necesaria para maximizar el rendimiento de oxígeno para purificar adecuadamente las aguas residuales.
Está claro que un compresor de aire es necesario para una planta de tratamiento de aguas residuales, por otro lado, y encontrar el adecuado puede ser un reto excesivo para los nuevos operadores de las plantas de tratamiento de aguas residuales.
Cómo elegir un compresor de aire
Para las plantas de tratamiento de aguas residuales, es esencial encontrar un compresor de aire que ofrezca resultados:
- Fiabilidad - Un compresor de aire debe estar diseñado para durar utilizando componentes de primera categoría, asegurando que el compresor puede funcionar durante largos períodos de tiempo.
- Bajos costes del ciclo de vida - La operación de una planta de tratamiento de aguas residuales debe considerar el coste total de propiedad, incluyendo los costes de mantenimiento y reparación para mantener cualquier compresor de aire en funcionamiento. Seleccione un compresor de aire que ofrezca un ciclo de vida fácil de mantener.
- Eficiencia energética - Un compresor de aire probablemente se utilizará todos los días en una planta de tratamiento de aguas residuales, y un compresor bien diseñado ofrecerá eficiencias operativas que ahorran energía reduciendo los costos generales de operación mientras se mantiene el rendimiento.
- Fácil de instalar: un compresor de aire debe ser fácil de instalar y estar listo para desplegarse cuando se ponga en marcha, y se deben tener en cuenta las pequeñas dimensiones y la maniobrabilidad.
- Funcionamiento silencioso - Con el compresor de aire adecuado, los trabajadores pueden estar seguros de que no están expuestos a niveles sonoros peligrosos. Seleccione un modelo que no sea una distracción.
Por suerte, existe una amplia gama de compresores de aire que permiten utilizar el aire comprimido para mantener los sólidos en suspensión y suministrar oxígeno a las bacterias de procesamiento durante todo el ciclo de tratamiento de las aguas residuales.
Algunos de los compresores de aire más comunes para el tratamiento de aguas residuales son:
1. Reciprocante - Un compresor de aire recip rocante se caracteriza por ser un compresor de desplazamiento positivo que aprovecha un pistón y un cilindro accionados por el cigüeñal. Normalmente, un compresor de pistón alternativo de una sola etapa mueve el aire hacia el cilindro donde se comprime en una sola carrera del pistón de aproximadamente 120 PSI.
A continuación, el aire se empuja a un tanque de almacenamiento. También hay una opción de compresor de dos etapas, que utiliza un paso adicional para comprimir el aire utilizando un segundo pistón más pequeño hasta una presión de hasta 175 PSI.
2. Tornillo rotativo - Con un compresor de aire de tornillo rotativo, hay un sistema de compresión de desplazamiento positivo que utiliza dos tornillos helicoidales idénticos. Un compresor de tornillo rotativo lubricado con aceite emplea un lubricante que salva el espacio entre los rotores para proporcionar un sello hidráulico hermético. A continuación, el compresor transfiere energía mecánica entre los dos rotores, el aire gira a través de las roscas mientras los tornillos giran y los tornillos engranados empujan el aire a través del compresor para obtener resultados consistentes.
3. Libre de aceite - Si una planta de tratamiento de aguas residuales requiere aire 100% libre de aceite, considere un compresor libre de aceite. Este tipo de compresor evita la contaminación incluso en las cantidades más pequeñas, ayudando a una planta de tratamiento de aguas residuales a minimizar el tiempo de inactividad de la producción y los riesgos de contaminación. Un compresor exento de aceite también está diseñado para obtener la máxima eficiencia y calidad del aire.
Para evaluar adecuadamente todas las opciones de compresores de aire para una planta de tratamiento de aguas residuales, es necesario considerar la cantidad de presión que cada tipo de compresor puede proporcionar.
También hay que tener en cuenta la eficiencia global del equipo, especialmente cuando es importante reducir el consumo eléctrico.
Seleccione el compresor Quincy para el apoyo al tratamiento de aguas residuales
Admitámoslo: encontrar el compresor de aire adecuado para una planta de tratamiento de aguas residuales o una planta de tratamiento de aguas residuales puede ser difícil, especialmente si está buscando comprar un equipo de aire comprimido por primera vez. Pero con Quincy Compressor, puede elegir entre una serie de opciones adecuadas.
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