Los efluentes domésticos e industriales tarde o temprano caen en ríos y lagos, que causan la muerte de organismos vivos, así como bacterias que utilizan residuos orgánicos. Este problema es relevante a escala global. El infame lugar de basura del Pacífico contiene más de 350 millones de toneladas de basura: plástico, resina, vidrio, que llegaron allí junto con las corrientes de las costas pobladas. Crece constantemente y representa una amenaza para la vida de todos los habitantes marinos.
Urgencia del problema
Las aguas residuales se pueden dividir en domésticas e industriales. Hogar: este es el resultado de actividades humanas, productos de su existencia. Estos incluyen principalmente aguas residuales. Cuando entra al agua, los desagües sucios reducen la cantidad de oxígeno, contribuyen a la multiplicación de infecciones, parásitos. Comer tal agua es extremadamente peligroso.
El nivel de tratamiento de aguas residuales depende de la calidad del equipo que filtra y desinfecta masivamente el líquido, devolviéndolo a los cuerpos de agua o de regreso al sistema de suministro de agua de la ciudad.
Los residuos industriales también son peligrosos. Éstas incluyen:
- aguas residuales de empresas saturadas de toxinas;
- efluentes después de trabajos agrícolas que contienen fosfatos, nitratos y otros minerales;
- aguas residuales con desechos inorgánicos: arena, partículas del suelo, sales de metales pesados.
El líquido industrial se divide condicionalmente:
- según el grado de efectos tóxicos;
- concentraciones de sustancias peligrosas;
- acidez;
- composición.
Las sustancias se dividen en conservadoras y no conservadoras. Los primeros no reaccionan con otros componentes, no forman nuevos enlaces químicos. Son difíciles de eliminar: son sales de metales pesados, elementos radiactivos, fenoles y pesticidas. Estas sustancias prácticamente no se descomponen. Los componentes no conservadores del agua sucia pueden procesarse con el tiempo mediante el método biológico (bacterias anaerobias), que son residuos orgánicos.
Hay muchas formas de tratar las aguas residuales. Dependiendo de lo que se deba eliminar del agua, se utilizan ciertas tecnologías. Por ejemplo, para limpiar el sistema de alcantarillado doméstico, es suficiente construir un depósito de dos cámaras y lanzar microorganismos anaeróbicos. El agua en este caso se limpia en un 70% y entra al suelo, donde continúa el proceso de sedimentación de partículas suspendidas y compuestos orgánicos.
Etapas de limpieza
Para que los desagües se puedan drenar de forma segura en depósitos naturales, se somete a cuatro tipos de tratamiento en la siguiente secuencia:
- Mecánico En esta etapa, se produce la separación de residuos insolubles y partículas sólidas. Se utilizan varias rejillas, pantallas, filtros, trampas de arena, trampas de grasa. El ancho de los agujeros en la parrilla es de un máximo de 1,5 cm. El tratamiento mecánico de aguas residuales también tiene varias etapas. Después de la rejilla, los efluentes caen en la trampa de arena, donde se depositan pequeñas partículas sólidas, principalmente arena. La siguiente etapa es la trampa de grasa. La grasa es más ligera que el agua, por lo tanto, se recoge en la superficie, desde donde ingresa a un tanque especial y se elimina.
- El tipo de tratamiento biológico implica el uso de varios microorganismos, lombrices de tierra. Son capaces de utilizar materia orgánica soluble y convertirla en una sustancia segura. Se utilizan bacterias aerobias y anaerobias. Algunos trabajan en presencia de oxígeno, mientras que otros no lo necesitan. Durante la fermentación anaeróbica, se libera metano, un gas combustible que, después de recibirlo en el biorreactor, se purifica y se utiliza para necesidades domésticas o industriales.
- Etapa fisicoquímica.Aquí se produce la eliminación de partículas suspendidas, principalmente al pegarlas en partículas más grandes: coagulación. Existen muchos métodos: flotación, centrifugación, evaporación, sorbentes, aireación (oxidación) y otros. Los métodos fisicoquímicos de tratamiento de aguas residuales le permiten eliminar todas las sustancias solubles finamente dispersas del líquido. El resultado es agua industrial, lista para su envío al agua. No se recomienda beber tal líquido.
- La desinfección es la etapa final. Los métodos más comunes son la irradiación ultravioleta, la ozonización y la cloración.
En Rusia, el método principal de desinfección es una exposición de 30 minutos al cloro. En Europa, este método lleva mucho tiempo prohibido. Después de la purificación, es teóricamente posible beber agua, pero es mejor usar un tratamiento adicional: filtración en el hogar o ebullición.
Aguas residuales
En algunos casos, las aguas residuales no se tratan, sino que se eliminan. Para esto, se utiliza el método de fuego, económico y universal, en el que los efluentes sucios caen en una antorcha encendida. El agua se evapora y las partículas sólidas se queman. Esto forma agua y dióxido de carbono. La desventaja de este método es que consume recursos de combustible adicionales.
Desechan el efluente por el método químico, logrando una precipitación, después de lo cual se utilizan otros productos químicos y el precipitado se descompone en componentes simples. Este método se utiliza para purificar agua en la producción de polímeros sintéticos.
Normas para la purificación del agua.
Según la ley, antes de que el líquido gastado ingrese a los cuerpos de agua, debe identificarse por la presencia de sustancias nocivas. Para esto, se mide el nivel de contaminación aceptable estimado, se establecen los requisitos de qué manera se debe limpiar el líquido.
Considerado:
- carga ambiental;
- parámetros de contaminación permisibles;
- cantidad de aguas residuales;
- frecuencia de liberaciones a cuerpos de agua.
La capacidad de la planta de tratamiento debe corresponder al volumen de aguas residuales producidas.
Métodos principales
El sistema de tratamiento de aguas residuales debe funcionar de manera integral para eliminar por completo todas las sustancias nocivas y tóxicas. El uso de cualquier método no da un resultado cien por ciento.
Biotratamiento anaeróbico
Se lleva a cabo utilizando bacterias que reciben energía sin el uso de oxígeno. Esta es la opción más rentable, que le permite elevar el nivel de tratamiento de aguas residuales hasta el 90%.
El sistema más efectivo en los sistemas de alcantarillado doméstico, donde se descarga la masa fecal. Los microorganismos anaerobios se agregan a partir de concentrados que se pueden comprar en la tienda. Al mismo tiempo, es posible equipar la recepción de gas metano, que se libera durante el procesamiento de los compuestos orgánicos. Un biorreactor es una ventaja adicional del método. Para obtener un gas limpio capaz de quemarse, debe limpiarse de humedad y dióxido de carbono.
Tales instalaciones complejas se utilizan en hogares donde se crían animales y aves. Con grandes volúmenes de materias primas, el biorreactor se amortiza en un año, dado que los propietarios usan gas y venden fertilizantes orgánicos.
El almacenamiento, donde caen los efluentes primarios, se llama digestor. En la parte inferior hay lodo activado, que es un gránulo, una comunidad de bacterias. Los microorganismos se reproducen lentamente, por lo que es importante mantener condiciones óptimas para su supervivencia. La temperatura debe estar dentro de los 30 grados. En el proceso, se hace necesario bombear parte de los microorganismos. Esto se hace manualmente o usando una máquina de pozo negro. La sustancia es segura: puede usarse para alimentar al ganado o como fertilizante en el sitio, ya que contiene una gran cantidad de minerales.
La desventaja de la limpieza anaeróbica es la baja velocidad de los procesos y la necesidad de medidas adicionales para eliminar los componentes orgánicos.El equipo es costoso, las bacterias requieren un monitoreo constante de la temperatura del medio ambiente.
Método de tratamiento aeróbico de aguas residuales.
Para continuar limpiando, las aguas residuales del digestor se envían al tanque de aireación, en el que las bacterias aeróbicas continúan trabajando. El proceso es más rápido aquí. Los microorganismos se multiplican más activamente debido a la presencia de oxígeno.
Es deseable que los métodos anaeróbicos y aeróbicos se utilicen juntos, ya que los aerobios completan el proceso de tratamiento biológico.
El equipo consta de contenedores abiertos, con frecuencia estructuras de hormigón armado rectangulares, que contienen líquido que previamente ha sido purificado de compuestos orgánicos sólidos. Para aumentar la población bacteriana, es necesario aumentar la concentración de oxígeno, lo que requiere la instalación de equipos adicionales.
Existen ciertos requisitos para la composición cuantitativa de bacterias. Por ejemplo, los organismos más simples comen bacterias, eliminando células viejas y ciertas poblaciones muy crecidas.
Menos instalación - alto precio. También es necesario encontrar un lugar adecuado para instalar ambos tanques.
Métodos químicos y fisicoquímicos.
Los métodos químicos se combinan con mayor frecuencia con métodos mecánicos, ya que individualmente no dan el grado deseado de purificación. Se usan medicamentos que neutralizan sustancias nocivas o las oxidan a compuestos seguros, que luego son capturados por filtros o dispositivos mecánicos.
Si los efluentes están saturados con componentes ácidos, agregan sustancias alcalinas: cal, hidróxidos, refrescos. Si vienen líquidos alcalinos, entonces usan ácidos sulfúrico o clorhídrico. El resultado es la precipitación en forma de sales. Se usa un medidor de pH para controlar la acidez.
La ozonización es un método de purificación química, cuya esencia está en la oxidación de los compuestos orgánicos. El proceso es rápido: en poco tiempo puede limpiar grandes cantidades de agua.
La desventaja del método es que antes de la ozonización es necesario purificar las impurezas sólidas grandes, que generalmente se realiza en digestores y tanques de aireación. Los costos de energía para esta tecnología y los reactivos que están diseñados para ciertos iones, por ejemplo, hierro o manganeso, también son altos.
Los métodos fisicoquímicos se usan cuando no solo las partículas solubles, sino también suspendidas están presentes en un líquido previamente purificado. Los principales son:
- Flotación: neumática, a presión, mecánica, eléctrica. Como resultado de la interacción de burbujas de aire y partículas suspendidas, surgen complejos de flotación, que flotan a la superficie en forma de espuma y se eliminan en el siguiente paso.
- El método de intercambio iónico se basa en el reemplazo de algunas partículas por otras. La limpieza se realiza con intercambiadores de iones, sustancias como resinas sintéticas.
Después de varios ciclos de aplicación, la resina debe regenerarse para eliminar la capa contaminada. Se utilizan diversos esquemas de limpieza, que dependen del tipo de contaminación y la concentración de sustancias nocivas.
Metodos mecanicos
Las trampas de arena para el tratamiento de aguas residuales separan los líquidos de las partículas insolubles sólidas: escoria, vidrio, arena.
Para una separación de alta calidad, es necesario ajustar correctamente la velocidad del flujo de fluido a través de la trampa de arena para que las partículas tengan tiempo de asentarse en el fondo.
Colocación de instalaciones de tratamiento.
Para las plantas de tratamiento, incluso las áreas con un nivel bajo de agua subterránea son adecuadas para que el líquido pueda someterse a un tratamiento final en el suelo. En casas particulares, esta es una trama escondida de miradas indiscretas. Es deseable que los olores, que a veces aparecen durante la descomposición de los compuestos orgánicos, no lleguen a los vecinos.
Por lo general, el equipo se selecciona en función de las características del sitio y el tipo de suelo. Por ejemplo, en efluentes técnicos arcillosos se absorben poco, puede producirse un estancamiento. Por lo tanto, se montan comunicaciones de drenaje que eliminan el líquido del sitio a través de tuberías.
De acuerdo con los requisitos sanitarios, el tanque de alcantarillado debe estar al menos a 50 metros del pozo de agua potable. Hay campos de filtración alrededor del pozo de filtración, en cuyo radio no se colocan los pozos diseñados para el agua potable.
Es necesario observar una distancia desde el borde de la carretera, al menos 3 metros. Si hay un cable eléctrico tendido, se retira la alcantarilla por 1 metro. Desde el gasoducto - por 1,5 metros.
