Mètodes mecànics de tractament d'aigües residuals

Les aigües residuals domèstiques i industrials tard o d’hora entren als rius i llacs, cosa que provoca la mort d’organismes vius, així com de bacteris que utilitzen residus orgànics. Aquest problema és rellevant a l’escala de la Terra. L’infame Pacific Garbage Patch conté més de 350 milions de tones de deixalles (plàstic, resina, vidre) que hi van arribar junt amb els corrents de les costes habitades. Creix constantment i representa una amenaça per a la vida de tota la vida marina.

La urgència del problema

Les aigües residuals es poden dividir aproximadament en domèstiques i industrials. La llar és el resultat de l’activitat humana, producte de la seva existència. Aquests inclouen, en primer lloc, el sistema de clavegueram. Quan entra a l’aigua, els desguassos bruts redueixen la quantitat d’oxigen i contribueixen a la multiplicació d’infeccions i paràsits. És extremadament perillós consumir aquesta aigua.

El nivell de tractament de les aigües residuals depèn de la qualitat de l’equip que filtri i desinfecti massivament el líquid, retornant-lo a les masses d’aigua o tornant al sistema d’abastiment d’aigua de la ciutat.

Els residus industrials també són perillosos. Això inclou:

• aigües residuals de les empreses, saturades de toxines;
• escorrentia de treballs agrícoles que contenen fosfats, nitrats i altres minerals;
• aigües residuals amb residus inorgànics: sorra, partícules del sòl, sals de metalls pesants.

El fluid industrial es divideix convencionalment:

• pel grau d'efectes tòxics;
• concentració de substàncies perilloses;
• acidesa;
• composició.

Les substàncies es divideixen en conservadores i no conservadores. Els primers no reaccionen amb altres components, no formen enllaços químics nous. Són difícils d’eliminar: es tracta de sals de metalls pesants, elements radioactius, fenols i pesticides. Aquestes substàncies pràcticament no es descomponen. Els components no conservadors de l’aigua bruta es poden processar amb el pas del temps mitjançant un mètode biològic (els bacteris anaeròbics), que són residus orgànics.

Hi ha moltes maneres de tractar les aigües residuals. En funció del que cal eliminar de l’aigua, s’utilitzen determinades tecnologies. Per exemple, per netejar un sistema de clavegueram domèstic, n'hi ha prou amb construir un tanc de dues cambres i engegar microorganismes anaeròbics. En aquest cas, l’aigua es purifica un 70% i entra al terra, on continua el procés de sedimentació de partícules en suspensió i matèria orgànica.

Passos de neteja

Per tal que l’efluent es pugui abocar de manera segura als embassaments naturals, se sotmet a quatre tipus de purificació en la següent seqüència:

1. Mecànica. En aquesta etapa, es produeix la separació de residus insolubles i partícules sòlides. S'utilitzen diverses quadrícules, tamisos, filtres, paranys de sorra, paranys de greixos. L'amplada dels forats de la xarxa és màxima d'1,5 cm i el tractament mecànic de les aigües residuals també té diverses etapes. Després de la reixa, l’efluent entra a la trampa de sorra, on es dipositen partícules sòlides fines, principalment sorra. La següent etapa és la trampa de greixos. El greix és més lleuger que l’aigua i, per tant, es recol·lecta a la superfície, d’on entra en un dipòsit especial i s’elimina.
2. El tipus biològic de neteja implica l’ús de diversos microorganismes, cucs de terra. Són capaços d’eliminar la matèria orgànica soluble i convertir-la en una substància inofensiva. S’utilitzen bacteris aeròbics i anaeròbics.Alguns treballen en presència d’oxigen, mentre que d’altres no en necessiten. Durant la fermentació anaeròbica, s’allibera metà, un gas combustible que, després d’obtenir-se en un bioreactor, es purifica i s’utilitza per a necessitats domèstiques o industrials.
3. Etapa fisicoquímica. Aquí s’eliminen les partícules en suspensió, principalment enganxant-les a altres de més grans: la coagulació. Hi ha molts mètodes: flotació, centrifugació, evaporació, sorbents, ventilació (oxidació) i altres. Els mètodes fisicoquímics de tractament d’aigües residuals permeten eliminar totes les substàncies solubles finament disperses del líquid. Com a resultat, s’obté aigua industrial preparada per enviar-la als embassaments. No es recomana beure aquest líquid.
4. La desinfecció és el pas final. Els mètodes més habituals són la irradiació ultraviolada, la ozonització i la cloració.

A Rússia, el principal mètode de desinfecció és l’exposició al clor durant 30 minuts. A Europa, aquest mètode fa temps que està prohibit. Després de la purificació, l’aigua es pot beure teòricament, però és millor aplicar un processament addicional: filtració a casa o bullint.

Eliminació d’aigües residuals

En alguns casos, les aigües residuals no es tracten, sinó que s’eliminen. Per a això, s'utilitza el mètode de cocció: un de barat i versàtil, en què els desguassos bruts cauen en una torxa encesa. L’aigua s’evapora i els sòlids es cremen. Això produeix aigua i diòxid de carboni. L’inconvenient d’aquest mètode és que es consumeixen recursos addicionals per a combustible.

Les aigües residuals s’eliminen mitjançant un mètode químic, aconseguint la precipitació, després s’utilitzen altres productes químics i el precipitat es divideix en components simples. Aquest mètode s’utilitza per purificar aigua en la producció de polímers sintètics.

Normes per a la depuració d’aigües

Per llei, abans que els residus líquids entren a les masses d'aigua, s'ha d'identificar per la presència de substàncies nocives. Per a això, es mesura el nivell permès aproximat de contaminació, s'estableixen els requisits de com s'ha de purificar el líquid.

Tingut en compte:

• càrrega sobre el medi ambient;
• paràmetres de contaminació admissibles;
• la quantitat d'aigües residuals;
• freqüència d'emissions a les masses d'aigua.

La capacitat de la planta de tractament ha de correspondre al volum d’aigües residuals produïdes.

Mètodes bàsics

El sistema de tractament d’aigües residuals ha de funcionar de manera integral per tal d’eliminar completament totes les substàncies nocives i tòxiques. L’ús de qualsevol mètode no dóna resultats al cent per cent.

Bioremediació anaeròbica

Es duu a terme amb l’ajut de bacteris, que reben energia sense l’ús d’oxigen. Aquesta és l'opció més rendible, que us permet elevar el nivell de tractament d'aigües residuals fins al 90%.

El sistema més eficaç és a les instal·lacions de clavegueram domèstiques, on s’aboca matèria fecal. Els microorganismes anaeròbics s’afegeixen a partir de concentrats que es poden comprar a la botiga. Al mateix temps, és possible equipar la recepció de gas metà, que s’allibera durant el processament de la matèria orgànica. El bioreactor és un avantatge addicional del mètode. Per obtenir un gas net capaç de cremar-lo, s’ha de purificar de la humitat i del diòxid de carboni.

Aquestes instal·lacions tan complexes s’utilitzen en llars on es crien animals i aus. Amb grans volums de matèries primeres, el biorreactor es paga per si mateix en un any, ja que els propietaris fan servir gas i venen fertilitzants orgànics.

L’emmagatzematge on cauen els efluents primaris s’anomena digestor. A la part inferior hi ha fangs activats, que són grànuls: comunitats bacterianes. Els microorganismes es multipliquen lentament, per la qual cosa és important mantenir unes condicions òptimes per a la seva supervivència. La temperatura ha d’estar dins dels 30 graus. En el procés de treball, es fa necessari bombar alguns dels microorganismes. Això es fa manualment o mitjançant una claveguera. La substància és segura: es pot utilitzar per alimentar bestiar o com a fertilitzant al lloc, ja que conté una gran quantitat de minerals.

L’inconvenient de la purificació anaeròbica és la baixa velocitat dels processos i la necessitat de mesures addicionals per eliminar components orgànics. L’equip és car, els bacteris requereixen un control constant de la temperatura del medi ambient.

Tractament d'aigües residuals aeròbiques

Per continuar la neteja, les aigües residuals del digestor s’envien al tanc d’aeració, on continuen treballant els bacteris aeròbics. El procés és més ràpid aquí. Els microorganismes es multipliquen de manera més activa a causa de la presència d’oxigen.

És desitjable que s'utilitzin mètodes anaeròbics i aeròbics junts ja que els aerobis completen el procés de tractament biològic.

L’equipament està representat per contenidors oberts: la majoria de les vegades estructures rectangulars de formigó armat, on hi entra líquid, prèviament purificat de matèria orgànica sòlida. Per augmentar la població bacteriana, cal augmentar la concentració d’oxigen, que requereix la instal·lació d’equips addicionals.

Hi ha certs requisits per a la composició quantitativa dels bacteris. Per exemple, els organismes més simples mengen bacteris, eliminant cèl·lules velles i determinades poblacions molt crescudes.

L’inconvenient de la instal·lació és l’elevat preu. També és necessari trobar un lloc adequat per instal·lar els dos tancs.

Mètodes químics i fisicoquímics

Els mètodes químics sovint es combinen amb els mecànics, ja que individualment no donen el grau de purificació desitjat. S'utilitzen preparats que neutralitzen substàncies nocives o les oxiden fins a compostos segurs, que després són capturats per filtres o dispositius mecànics.

Si els efluents estan saturats de components àcids, se'ls afegeixen substàncies alcalines: calç, hidròxids i sosa. Si es subministren líquids residuals alcalins, s’utilitzen àcids (sulfúric o clorhídric). Com a resultat, s’obtenen precipitats en forma de sals. S’utilitza un mesurador de pH per controlar l’acidesa.

L’ozonització és un mètode químic de purificació, l’essència del qual és l’oxidació de la matèria orgànica. El procés és ràpid: es poden purificar grans masses d’aigua en un curt període de temps.

L'inconvenient del mètode és que abans de l'ozonització, és necessari purificar-se de grans impureses sòlides, cosa que normalment es fa als digestors i als tancs de ventilació. A més, els costos energètics són elevats per a aquesta tecnologia i els reactius dissenyats per a certs ions, per exemple, ferro o manganès.

Els mètodes fisicoquímics s’utilitzen quan no només hi ha partícules solubles, sinó també en suspensió, en un líquid pre-purificat. Els principals són:

• Flotació: pneumàtica, a pressió, mecànica, elèctrica. Com a resultat de la interacció de bombolles d’aire i partícules en suspensió, sorgeixen complexos de flotació que suren a la superfície en forma d’escuma i s’eliminen a la següent etapa.
• El mètode d’intercanvi iònic es basa en la substitució d’unes partícules per d’altres. La neteja es realitza amb intercanviadors d’ions, substàncies com les resines sintètiques.

La resina s'ha de regenerar després de diversos cicles d'aplicació per tal d'eliminar la capa contaminada. S'utilitzen diversos esquemes de neteja, que depenen del tipus de contaminació i de la concentració de substàncies nocives.

Mètodes mecànics

Les trampes de sorra per al tractament d’aigües residuals separen els líquids de les partícules sòlides insolubles: escòria, vidre i sorra.

Per a una separació d'alta qualitat, cal ajustar correctament el cabal del líquid a través de la trampa de sorra perquè les partícules tinguin temps de sedimentar-se al fons.

Col·locació d’instal·lacions de tractament

Per a les plantes de tractament, les zones planes amb un nivell freàtic baix són adequades perquè el líquid pugui realitzar una neteja final al terra. A les cases particulars, es tracta d’una trama oculta als ulls indiscrets. És desitjable que les olors que de vegades apareixen durant la descomposició de la matèria orgànica no arribin als veïns.

Normalment, l'equip es selecciona en funció de les característiques del lloc i del tipus de sòl. Per exemple, a les margues, les aigües residuals tècniques són poc absorbides i es pot produir estancament.Per tant, s’instal·len comunicacions de drenatge que eliminen el líquid del lloc a través de les canonades.

Segons els requisits sanitaris, el dipòsit de clavegueram ha d’estar a una distància mínima de 50 metres del pou de beure. Hi ha camps de filtració al voltant del pou de filtració, dins del radi dels quals no es posen pous destinats a l’aigua potable.

Cal mantenir la distància des de la vora de la carretera, com a mínim, 3 metres. Si hi ha un cable elèctric col·locat, la claveguera s’elimina 1 metre. Des del gasoducte - 1,5 metres.