La cuarta etapa de tratamiento es una ampliación del tratamiento convencional de aguas residuales que va más allá de los procesos mecánicos (primera etapa), biológicos (segunda etapa) y químico-físicos (tercera etapa). Se utiliza para eliminar sustancias traza y microcontaminantes como residuos farmacéuticos, hormonas, pesticidas, microplásticos u otros compuestos orgánicos e inorgánicos que los procesos convencionales no pueden eliminar completamente de las aguas residuales. Esto protege los ecosistemas acuáticos sensibles y garantiza una mejor calidad del agua.
Índice
Antecedentes tecnológicos de la cuarta fase de depuración
La cuarta etapa de tratamiento comprende tecnologías altamente desarrolladas que están específicamente diseñadas para eliminar sustancias traza y microcontaminantes con bajas concentraciones pero un alto impacto medioambiental. Estas sustancias, como residuos farmacéuticos, hormonas, pesticidas, microplásticos o productos químicos industriales, llegan a las aguas residuales y suponen una grave amenaza para las masas de agua y los ecosistemas. Los procedimientos utilizados combinan procesos físicos, químicos y biológicos para lograr el máximo rendimiento de la depuración.
1. adsorción con carbón activado
La adsorción por carbón activado es una tecnología de eficacia probada para eliminar los contaminantes orgánicos de las aguas residuales. El carbón activo aglutina los contaminantes en su superficie porosa, eliminándolos eficazmente de la fase acuosa.
Tecnología:
- Carbón activo en polvo (CAP):
El carbón activo en polvo se dosifica directamente en las aguas residuales y después se elimina por filtración o sedimentación. Este proceso es especialmente adecuado para cargas variables, ya que la dosificación puede adaptarse con flexibilidad a la concentración de contaminantes. - Carbón activo granulado (CAG):
El carbón activo granulado se utiliza en filtros de adsorción instalados permanentemente. Las aguas residuales fluyen a través de los lechos de carbón activado, donde se adsorben los contaminantes. El CAG es adecuado para aplicaciones continuas con cargas estables.
Ámbitos de aplicación:
- Eliminación de contaminantes orgánicos como pesticidas, residuos de medicamentos y hormonas.
- Reducción de los compuestos aromatizantes y odorantes, especialmente en los flujos de agua de proceso.
Ventajas:
- Muy eficaz para ligar muchos contaminantes orgánicos.
- Puede integrarse con flexibilidad en los sistemas existentes.
- Amplia gama de aplicaciones, desde depuradoras municipales hasta procesos industriales.
Desventajas:
- El carbón activado requiere una regeneración o sustitución periódica, lo que genera costes.
- Si el agua está muy contaminada, el proceso de adsorción puede resultar ineficaz, ya que la capacidad del carbón activado se agota rápidamente.
Foto: Nuestros filtros multicapa ALMA FIL con filtros de carbón activo ALMA FIL AK aguas abajo
2. ozonización
La ozonización es un proceso de oxidación química que utiliza el ozono (O₃) como potente agente oxidante para descomponer los contaminantes orgánicos. En el proceso, las moléculas complejas se descomponen en compuestos más pequeños, a menudo más biodegradables.
Tecnología:
- El ozono se genera a partir de oxígeno mediante descargas eléctricas y se insufla en las aguas residuales. Allí reacciona directamente con los contaminantes o genera productos de oxidación secundarios como los radicales hidroxilo, que tienen un poder oxidante aún mayor.
- Los subproductos como los bromatos, que pueden formarse durante la oxidación del bromuro, deben reducirse al mínimo mediante controles adecuados del proceso.
Ámbitos de aplicación:
- Eliminación de microcontaminantes orgánicos como hormonas, medicamentos, productos químicos industriales y pesticidas.
- Mejora de la degradabilidad de sustancias difíciles de biodegradar antes del postratamiento biológico.
Ventajas:
- Eficacia muy alta en la descomposición de contaminantes orgánicos.
- Tiempos de reacción rápidos y fácil integración en los procesos existentes de tratamiento de aguas residuales.
Desventajas:
- Alto requerimiento energético para la producción de ozono.
- Necesidad de medidas técnicas para controlar subproductos como el bromato.
3. procesos de oxidación avanzada (POA)
Los AOP se encuentran entre los procesos de oxidación más avanzados y utilizan la generación de radicales hidroxilo (OH-) para oxidar contaminantes de alta reactividad. Estos radicales descomponen incluso compuestos orgánicos persistentes que son difíciles o imposibles de descomponer mediante otros procesos.
Tecnologías:
- Ozono y peróxido de hidrógeno (O₃/H₂O₂): La combinación aumenta la formación de radicales hidroxilo, lo que incrementa la eficacia de la oxidación.
- Luz UV con ozono o peróxido de hidrógeno (UV/H₂O₂): La luz UV acelera la formación de radicales hidroxilo y permite la descomposición de moléculas complejas.
Ámbitos de aplicación:
- Degradación de contaminantes orgánicos persistentes como productos químicos industriales, pesticidas y productos farmacéuticos.
- Mejora de la biodegradabilidad, especialmente en combinación con procesos de tratamiento biológico posteriores.
Ventajas:
- Ampliamente aplicable a una amplia gama de contaminantes.
- Eficaz incluso con concentraciones muy bajas de sustancias traza.
Desventajas:
- Alto consumo de energía y funcionamiento complejo.
- Requiere un control preciso del proceso y una cuidadosa planificación del sistema.
Foto: Sistema UV junto con la dosificación de agentes oxidantes como el peróxido de hidrógeno para la eliminación de sustancias traza(ALMA OXI UV).
4. proceso de membrana
Los procesos de membrana utilizan barreras físicas para eliminar los contaminantes de las aguas residuales. La nanofiltración (NF ) y la ósmosis inversa (RO), en particular, desempeñan un papel clave en la cuarta etapa de depuración.
Tecnología:
- Nanofiltración (NF):
Elimina partículas y moléculas de tamaño medio, incluidos iones multivalentes y compuestos orgánicos. - Ósmosis inversa (OI):
Utiliza membranas semipermeables para retener casi todas las sustancias disueltas, incluidas las sales, los microcontaminantes y los contaminantes orgánicos.
Ámbitos de aplicación:
- Producción de agua de gran pureza para aplicaciones industriales.
- Eliminación de contaminantes orgánicos, metales pesados y sales de las aguas residuales.
Ventajas:
- Tasa de retención de contaminantes muy elevada.
- Permite recuperar y reutilizar el agua.
Desventajas:
- Elevado consumo de energía debido a la presión requerida.
- Ataque concentrado que requiere tratamiento adicional.
Foto: Nuestro sistema de ósmosis inversa ALMA OSMO para la eliminación de trazas y microcontaminantes.
Ámbitos de aplicación de la cuarta fase de limpieza
La cuarta etapa de depuración se utiliza principalmente en industrias y zonas donde la contaminación por sustancias traza es especialmente elevada o donde hay que proteger masas de agua sensibles:
Aguas residuales industriales:
- Las aguas residuales de las industrias química, farmacéutica y alimentaria suelen contener compuestos difíciles de descomponer y que no pueden eliminarse por completo mediante procesos convencionales.
- Se utilizan tecnologías como la ósmosis inversa y la adsorción de carbón activado para garantizar el cumplimiento de los requisitos legales.
Plantas municipales de tratamiento de aguas residuales:
- En las depuradoras municipales que tratan aguas residuales con residuos farmacéuticos y microplásticos, la cuarta etapa es un paso importante para reducir la contaminación ambiental.
Reutilización del agua:
- Tratamiento de aguas residuales para su reutilización en procesos industriales o para riego en regiones con escasez de agua.
Perspectivas de futuro
La introducción de la cuarta fase de tratamiento está impulsada por los requisitos legales y la creciente atención social a la protección del agua. La evolución futura incluye
- Optimización de la eficiencia energética: reducción de las necesidades energéticas de procesos como la ozonización y los POA.
- Integración en plantas existentes: Desarrollo de soluciones rentables para la modernización de plantas de tratamiento de aguas residuales existentes.
- Materiales innovadores: mayor desarrollo de membranas y materiales de adsorción para mejorar la fijación de contaminantes específicos.
Conclusión
La cuarta etapa de tratamiento representa un avance significativo en el tratamiento de aguas residuales al responder a los crecientes retos que plantean las sustancias traza y los microcontaminantes. La calidad del agua se mejora de forma sostenible mediante el uso selectivo de tecnologías avanzadas como la adsorción por carbón activo, la ozonización, las POA y los procesos de membrana. Con ello se contribuye de forma importante a proteger el medio ambiente y a salvaguardar los recursos hídricos de alta calidad para las generaciones futuras.
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