Visita a una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR)

Visita a una Estación
Depuradora de Aguas
Residuales (EDAR)
Nombre:
Clase y grupo:
Fecha:
ÍNDICE
Introducción ………………………………………………………………..… Pág. 3
Descripción ………………………………………………….………………… Pág. 4
1. Emplazamiento …………………………………….…………. Pág. 4
2. Características .……………………………………………….. Pág. 4
El proceso de depuración y sus fases …………….………….… Pág. 5
1. Pretratamiento …………………………………..……………. Pág. 5
a) Desbaste …………….………………………..………. Pág. 5
b) Desarenado y desengrasado ………………... Pág. 5
2.Tratamiento primario ………………………………..……… Pág. 6
a) Sedimentación primaria ……..……………..…. Pág. 6
b) Flotación con aire ……………………………..…… Pág. 6
c) Coagulación y floculación ….…………….….… Pág. 7
d) Neutralización …………………….…………………. Pág. 7
3. Tratamiento secundario …………………………...……. Pág. 7
4. Línea de fangos ………………………………............... Pág. 8
a) Espesamiento por gravedad ……….……….. Pág. 8
b) Espesamiento por flotación ……………..….. Pág. 8
c) Digestión de fangos ….……………...………… Pág. 9
d) Deshidratación ……………..…….………………. Pág. 10
1
5. Bacterias empleadas …………………………………….. Pág. 10
a) Bacterias hidrolíticas …………………………… Pag. 10
b) Bacterias fermentativas acidogénicas . Pag. 10
c) Bacterias acetogénicas …………….…………. Pag. 11
d) Bacterias metanogénicas ………………………………….... Pag. 11
6. Energía …………….……………………………………………. Pág. 12
Conclusiones …………………………………………………………..….. Pág. 13
Fuentes de información …………………………………………….… Pág. 14
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INTRODUCCIÓN
Las depuradoras son instalaciones en las que se realizan los distintos
procesos de extracción, tratamiento y control de los productos de desecho
arrastrados por las aguas residuales procedentes de viviendas e industrias, para
verterlas de nuevo a un medio acuático receptor y poder ser reutilizadas.
El objetivo de nuestra visita es conocer y valorar las infraestructuras
necesarias para la limpieza de las aguas residuales, así como comprender el
proceso de depuración de dichas aguas, analizando sus diferentes fases y
apreciando la importancia del buen funcionamiento de las instalaciones.
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DESCRIPCIÓN
Las aguas residuales procedentes de las poblaciones humanas, y de muy
distintas actividades, se recogen en una red de alcantarillado, adonde llegan
mezcladas, y, a través de unos colectores, son transportadas a las estaciones
depuradoras, donde son sometidas a distintos tratamientos para limpiarlas y
conseguir su recuperación. Nuestro trabajo expone el funcionamiento de una de
estas estaciones depuradoras.
1.
Emplazamiento
La depuradora de Arroyo del Soto (Móstoles) es una estación de
depuración de aguas residuales (EDAR) donde se trata el agua del mayor núcleo
de población existente en la Comunidad de Madrid (España), situado en la zona
sur del territorio madrileño.
2.
Características
El volumen de agua que llega a través de tuberías y sistemas de
alcantarillado proviene de los siete ríos de la sierra de Guadarrama y sus
acuíferos, que forman catorce embalses, con una capacidad máxima de agua de
946 millones de metros cúbicos. La cantidad mínima de agua tratada en esta
depuradora es de 80.000 metros cúbicos, entre aguas residuales negras y
pluviales. El caudal punta es de 334.000 metros cúbicos de aguas negras. El
volumen medio de agua tratada es de 20.000 metros cúbicos al día.
En este tipo de depuradoras se puede encontrar una gran variedad de
residuos, porque todo lo que vertemos por el váter o inodoro llega a ellas. Las
materias que allí se recogen son: residuos sólidos, arenas y sustancias flotantes.
El volumen diario de los residuos sólidos o basuras es de 18 metros cúbicos; la
cantidad de arenas es de 14 metros cúbicos, y la de residuos flotantes es de 1,7
metros cúbicos.
El fango de las depuradoras es un residuo que presenta un volumen
importante de agua y un porcentaje alto de materia orgánica degradadle, con
total ausencia de metales pesados. La cantidad de fangos junto con el agua está
entre el 65% y el 70%.
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EL PROCESO DE DEPURACIÓN Y SUS FASES
1. Pretratamiento
Durante el pretratamiento se eliminan los sólidos gruesos de gran tamaño
(trapos, palos, plásticos…) y los finos (arenas). En este primer proceso podemos
encontrar dos tipos de tratamientos para el agua: el primero es el desbaste o
separación, para el que se dispone de un sistema de desbaste (rejas y tamices), y
el segundo es el desarenado y desengrasado.
a) Desbaste
Este proceso consiste en pasar el agua a través de barrotes (sistemas de
rejas) o de placas perforadas con orificios de tamaño homogéneo (sistemas de
tamices). Así, todos los residuos que contiene el agua residual van a quedar
retenidos por estos sistemas, separándolos del agua que se va a tratar.
Existen dos tipos de desbaste: uno es el desbaste grueso, que retiene
sólidos de mayor tamaño. Se dispone en la entrada del agua a las instalaciones,
antes de los sistemas de elevación, y es de limpieza manual. El otro es el
desbaste fino, que permite separar residuos de menos tamaño. Su sistema de
limpieza es automático, compuesto por peines en el caso de las rejas o por
rasquetas en el caso de los tamices.
b) Desarenado y desengrasado
Durante el desarenado y desengrasado se eliminan las grasas flotantes y
las arenas del agua residual. Con el término arenas se hace referencia a cualquier
materia cuyo peso sea similar al de un grano de arena, como huesos de
aceitunas, trozos de cáscara de huevo, etc. Las arenas se eliminan mediante
decantación en el fondo de los tanques, con la ayuda de unas bombas
suspendidas de unos puentes que realizan un movimiento de traslación a lo largo
de todo el tanque. La mezcla de agua y arena del fondo es separada, devolviendo
el agua a la planta para su proceso de depuración, y recogiendo las arenas libres
en contenedores para ser evacuadas de las instalaciones a vertederos.
Posteriormente, se inyecta una corriente de aire en la masa de agua, con
lo que se evitan los procesos de fermentación en el agua y la producción de
malos olores. De este modo, también se consigue mantener en suspensión todas
las partículas orgánicas y se concentran en la superficie todas las grasas y
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flotantes que vienen con el agua residual, formando una capa superficial en las
zonas de desengrasado y desarenado, denominadas zonas de tranquilidad, que
será eliminable con un sistema de rasquetas suspendidas en los puentes. Las
grasas y los flotantes son recogidos por contenedores y llevados a vertederos.
2. Tratamiento primario
En el proceso de tratamiento primario se produce la separación por medios
físicos de las partículas en suspensión no retenidas en el pretratamiento. Para
ello, se añaden al agua residual ciertos reactivos químicos, que pueden ser
coagulantes o floculantes. Los coagulantes provocan la desestabilización de las
partículas coloidales, rompen la estructura coloidal, dejan libres esas partículas y
crean enlaces eléctricos, produciendo su aglomeración o floculación, que será
acelerada por otros reactivos (floculantes). La cal y la sal metálica son algunos de
estos coagulantes, y como floculantes reactivos de tipo orgánico se usan los
denominados polielectrolitos aniónicos.
Mediante este proceso se consiguen flóculos con un peso específico y un
tamaño tales que pueden ser eliminados fácilmente a través de la sedimentación.
El tratamiento primario incluye los siguientes procesos:
a) Sedimentación primaria
La sedimentación primaria se lleva a cabo en los decantadores primarios,
que son piscinas donde se separan por gravedad las partículas o sólidos en
suspensión de mayor densidad. Los fangos decantados se evacuan de forma
periódica para ser tratados posteriormente.
b) Flotación con aire
Este proceso sirve para eliminar sólidos en suspensión con una densidad
próxima a la del agua, así como grasas. Se introducen burbujas de aire finas en
el agua residual, que se fijan a las partículas y las hacen flotar, por lo que pueden
ser retiradas de la superficie.
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c) Coagulación y floculación
Las partículas coloides presentes en el agua se desestabilizan utilizando
coagulantes y se agrupan en flóculos, que son retiradas por decantación o
flotación.
d) Neutralización
Se emplean diversos compuestos químicos que ajustan el pH a un valor
idóneo para el tratamiento posterior.
3. Tratamiento secundario
Este tratamiento también puede ser denominado tratamiento
biológico y permite eliminar los restos de contaminación que quedan en el agua
residual después de haber pasado los procesos anteriormente comentados. El
proceso más extendido es el de fangos activos, que consiste en disponer un
cultivo de biomasa en condiciones aerobias en un tanque denominado reactor
biológico y alimentarlo con el agua residual que se va a depurar procedente de la
decantación primaria.
La biomasa utiliza la materia orgánica presente en el agua para obtener la
energía necesaria para sus procesos metabólicos y generar nuevas células, que
destruirá esa materia orgánica y reducirá la DBO (demanda biológica de oxígeno)
de las aguas residuales. Para separar el agua ya depurada de la biomasa es
preciso realizar la sedimentación en unos tanques por medio de unos
decantadores secundarios o clarificadores. Es fundamental mantener los niveles
de biomasa lo más estables posible. La biomasa sedimentada en los clarificadores
se devuelve al reactor, proceso que se conoce como recirculación del fango y se
realiza mediante bombeo. Al tratarse de un cultivo aerobio, se necesita una
cantidad de oxígeno para la supervivencia de estos microorganismos (bacterias,
protozoos y metazoos) y para la agitación de la homogenización del licor mezcla.
Al final del tratamiento secundario se realiza una desinfección para
eliminar bacterias patógenas, lo que se lleva a cabo mediante radiaciones
ultravioletas, ozonización o cloración.
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El mecanismo general del sistema de fangos activos viene representado
por la siguiente reacción biológica:
Materia Orgánica + Microorganismos + O2  CO2 + H2O + NH3/NH4+ +
Microorganismos + Energía
4. Línea de fangos
Este proceso tiene la finalidad de eliminar ciertos contaminantes
específicos que permanecen después de un tratamiento secundario, como son:
los metales pesados, el fósforo, el nitrógeno, los isótopos radiactivos y las
sustancias inorgánicas.
Se utilizan métodos como la absorción, el cambio iónico, la ultra filtración,
la ósmosis inversa o la electrodiálisis. Por tratarse de tratamientos muy costosos,
se utilizan solo en algunos casos.
Hay varios métodos para eliminar los fangos: espesamiento por gravedad,
espesamiento por flotación, digestión de fangos y deshidratación.
a) Espesamiento por gravedad
En primer lugar, se intenta concentrar el fango para eliminar el agua y
disminuir su volumen; es aconsejable espesar el fango primario por gravedad. Se
trata de introducir el fango en unos tanques donde se mantiene el tiempo
suficiente para que sedimente en el fondo. Después, se aplica un sistema de
agitación con unas rasquetas que giran muy lentamente, siendo su misión tratar
de que no se produzca una estratificación en el interior del espesado de gravedad
de capas alternativas de agua y fango, para separar la capa líquida de la sólida.
Estos tanques están cubiertos para evitar la propagación de malos olores al
exterior de las instalaciones.
b) Espesamiento por flotación
El fango biológico en exceso tiene unas características diferentes al fango
primario que aconsejan su concentración mediante un sistema de flotación. El
fango se concentra en la zona superior del espesado, ayudado por una corriente
de agua a una presión de 4 o 5 atmósferas. El agua, al salir de la tubería y llegar
a la presión atmosférica, suelta unas burbujas de aire que se adhieren a las
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partículas de fango, que flotan. Posteriormente, se añade una disolución para que
se unan esas partículas y tengan mayor tamaño. El fango así acumulado se retira
mediante un sistema de rasquetas que lo conducen hasta una tolvas de recogida.
Estos tanques no necesitan estar tapados, ya que, al tratarse de fango biológico,
hay menos peligro de que se produzca fermentación y se ocasionen malos olores.
c) Digestión de fangos
Una vez que se ha concentrado el fango, hay que proceder a su
estabilización. El fango contiene una gran carga microbiana que puede plantear
graves problemas ante su reutilización posterior. El fango se somete a tres tipos
de estabilización:

Estabilización de tipo anaerobio. Se produce en ausencia de oxígeno,
en el interior de unos depósitos denominados digestores. Allí tiene lugar la
fermentación del fango por determinados tipos de bacterias, que
destruyen los microorganismos y producen un gas, metano, que se
emplea para calentar el fango. El tiempo de digestión oscila entre 15 y 20
días, con un rendimiento de entre el 65% y el 70% cuando no existe un
efluente industrial muy tóxico.

Estabilización de tipo aerobio. Se realiza en presencia de oxígeno y
tiene lugar en tanques abiertos o en cerrados pero con un buen suministro
de aire o bien de oxigeno líquido. Las células microbianas se quedan sin
alimento exterior, al no haber aporte de materia orgánica al sistema, y
comienzan a alimentarse de sus propios productos metabólicos,
produciéndose la lisis celular que en biología se conoce como respiración
endógena.

Estabilización química. En este tipo de estabilización se emplean
reactivos químicos. La más utilizada es la estabilización de la cal. Se
mezcla la cal con los fangos para alcanzar un pH de 12 en el fango,
proceso que se debe conseguir en dos horas. Se crean unas condiciones
adversas para el crecimiento de los microorganismos durante un cierto
tiempo variable, pero no se destruyen las células bacterianas, para que
cuando desaparezcan esas condiciones proliferen.
La adición de cal se puede producir bien en forma de polvo, la llamada
estabilización por vía seca, que se realiza con el fango deshidratado y en la que
se utiliza cal viva, o bien en forma de lechada, utilizándose la cal apagada y
añadiéndose al fango espesado antes de su deshidratación.
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d) Deshidratación
Consiste en eliminar la mayor cantidad de agua de los fangos hasta
obtener un producto maleable. El sistema de filtros banda es el más utilizado.
Consistente en presionar la torta de fango, acondicionada previamente con un
reactivo que aglutina las partículas, entre dos bandas de un tejido material
plástico que facilita la expulsión del agua pero no deja pasar el fango.
Hoy en día el sistema más utilizado para la deshidratación del fango es su
centrifugación, teniendo que ser previamente acondicionado con el anterior
reactivo. Consiste en introducir el fango con el acondicionante en una máquina
denominada centrifugadora con un tambor interior o bol de sección cilíndrico
cónica que gira a una velocidad de 2.500-3.000 rpm. En el interior de este bol
hay un tornillo que gira constantemente sin parar a una velocidad distinta de la
del bol. La separación del agua y el fango se consigue gracias a la velocidad
centrífuga.
5. Bacterias empleadas
Existen cuatro grupos o categorías de bacterias que participan en los
pasos de conversión de la materia en moléculas sencillas, como metano o dióxido
de carbono, y que van cooperando de forma sinergística:
a) Bacterias hidrolíticas
Son un grupo de bacterias (Clostridium, Proteus, Bacteroides, Bacillus,
Vibrio, Acetovibrio, Staphylococcus) que rompen los enlaces complejos de las
proteínas, celulosa, lignina o lípidos en monómeros o moléculas como
aminoácidos, glucosa, ácidos grasos y glicerol. Estos monómeros pasarán al
siguiente grupo de bacterias.
b) Bacterias fermentativas acidogénicas
Clostridium, Lactobacillus, Escherichia, Bacillus, Pseudomonas,
Desulfovibrio, Sarcina. Convierten azúcares, aminoácidos y lípidos en ácidos
orgánicos (propiónico, fórmico, láctico, butírico o succínico), alcoholes y cetonas
(etanol, metanol, glicerol, acetona), acetato, CO2 y H2.
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c) Bacterias acetogénicas
Son bacterias sintróficas (literalmente, ‘que comen juntas’), es decir, solo
se desarrollan como productoras de H2 junto a otras bacterias consumidoras de
esta molécula. Syntrophobacter wolinii, especializada en la oxidación de
propionato, y Syntrophomonas wolfei, que oxida ácidos grasos que tienen entre 4
y 8 átomos de carbono. Convierten el propiónico, butírico y algunos alcoholes en
acetato, hidrógeno y dióxido de carbono, el cual se utiliza en la metanogénesis.
Etanol + CO2  Ácido acético + 2H2
Ácido propiónico + 2H2O  Ácido acético + CO2 + 3H2
Ácido butírico + 2H20  2 Ácido acético + 2H2
d) Metanógenas
La digestión anaerobia de la materia orgánica en la naturaleza libera entre
500 y 800 millones de toneladas de metano por año a la atmósfera. Esto se
produce en la profundidad de sedimentos o en el rumen de los herbívoros.
Existen tantas bacterias Gram positivas como negativas. Estos microorganismos
crecen muy despacio, con un tiempo de generación que van desde los 3 días a
35º C hasta los 50 días a 10º C. Estas bacterias se dividen en dos subgrupos:

Metanógenos hidrogenotróficos (bacterias quimiolitótrofas que utilizan
hidrógeno):
CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O

Metanógenas acetotróficas:
Acético  CH4 + CO2.
Solo dos géneros, Methanosarcina (cocos grandes e irregulares en
paquetes, Gram positivos) y Methanothrix (bacilos alargados, Gram negativos),
tienen especies acetotróficas, aunque las primeras pueden utilizar también CO 2 +
H2 como sustrato. Todas las bacterias metanogénicas se incluyen en el género
Archaea.
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6. Energía
El biogás puede convertirse, reutilizándolo, en un valioso subproducto para
suministrar una gran parte de la energía que la EDAR necesita para su
funcionamiento (hasta un 60% del total de la energía empleada), y el excedente
puede incorporarse a la red general, para el consumo de las poblaciones
cercanas.
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CONCLUSIONES
Esta visita nos ha servido para comprobar lo necesario que resulta que
existan este tipo de infraestructuras para la depuración de las aguas residuales
en todas las poblaciones humanas, para mejorar la calidad del agua, y nos ha
ayudado a valorar la importancia que esta tiene para la vida y el buen
funcionamiento de los ecosistemas.
Asimismo, hemos llegado a la reflexión sobre lo importante que es la
responsabilidad de los hombres, tanto individual como colectiva, para intentar
minimizar los problemas ambientales derivados del mal uso del agua y de su
contaminación e intentar resolverlos, de forma que todo ello nos lleve a un
desarrollo sostenible del agua como recurso renovable.
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FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Bibliografía

Rubio Sáez, N. (2003). Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente
(2º de Bachillerato). Grupo Anaya, Barcelona.

Calvo, D. (2004). Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente (2º de
Bachillerato). Editorial Mc Graw Hill, Madrid.
2. Páginas Web

http://www.madrid.org

http://www.cyii.es/

http://www.mma.es/
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