Pretratamiento: Objetivos y Métodos

Objetivos del Pretratamiento

• Separar sólidos gruesos, grasas y arenas.
• Proteger equipos electromecánicos posteriores.
• Asegurar el Tiempo de Retención Hidráulica (TRH) adecuado.
• Mejorar la estética general del proceso de tratamiento.
• Acondicionar las aguas para las etapas posteriores de tratamiento.

Métodos Comunes

Generalmente, se utilizan barras de hierro dispuestas paralelamente, ya sea verticales o inclinadas. Estas permiten un flujo normal del agua entre ellas y están diseñadas para retener material grueso con una baja pérdida de carga.

Tratamiento Biológico: Conceptos Clave

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

Su determinación implica conocer el oxígeno consumido en un tiempo determinado, por cuanto existe una relación cuantitativa entre el O₂ consumido y la concentración de materia orgánica. Un aspecto importante es la utilización de inóculo, ya que altera el resultado obtenido: para una concentración baja, se requiere tiempo en la duplicación celular.

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

Es la cantidad de O₂ requerida para la oxidación de compuestos orgánicos a CO₂ y H₂O, cuando se utiliza un oxidante fuerte (dicromato de potasio). Mientras más cercana sea a la Demanda Teórica de Oxígeno (DTO), mejor. En las pruebas de DQO se determinan tanto los compuestos biodegradables como los no biodegradables.

Tipos de Microorganismos (MO)

Según presencia de O₂ en su metabolismo:

• Aerobios: Requieren oxígeno.
• Anaerobios: No requieren oxígeno.
• Facultativos: Pueden adaptarse a presencia o ausencia de oxígeno.

Según fuente de energía:

• Autótrofos: Obtienen energía desde compuestos inorgánicos.
  • Fotoautótrofos: Obtienen energía de la radiación solar.
• Heterótrofos: Obtienen energía desde compuestos orgánicos.

El metabolismo es la combinación de un conjunto de transformaciones bioquímicas para la síntesis celular (anabolismo) y la producción de energía (catabolismo).

Desinfección del Agua

Mecanismos de Acción Desinfectante

• Daño o destrucción de la pared celular, dando lugar a la lisis celular y a la muerte de la célula, o inhibición de la síntesis de la pared celular de las bacterias. Ejemplo: penicilina.
• Alteración de la permeabilidad selectiva de la membrana citoplasmática, lo que permite que se escapen algunos nutrientes vitales, como el nitrógeno y el fósforo. Ejemplo: compuestos fenólicos y detergentes.
• Alteración de la naturaleza coloidal del protoplasma. El calor coagula la proteína celular y los ácidos o bases desnaturalizan las proteínas, produciendo un efecto letal. Ejemplos: calor, radiación y agentes fuertemente ácidos o alcalinos.
• Inhibición de la actividad enzimática. Los agentes oxidantes como el cloro pueden alterar la estructura química de las enzimas, dando lugar a su desactivación.

Factores a Considerar en la Desinfección

• Calidad del agua: pH, temperatura, turbiedad, sólidos suspendidos, materia orgánica.
• Tiempo de contacto del desinfectante con el agua.
• Tipo y concentración del agente químico usado.
• Número de microorganismos presentes.
• Tipo de microorganismos presentes.

Desinfección con Cloro

Efectos del Cloro:

• Oxidación de componentes celulares.
• Precipitación de proteínas.
• Modificación de la permeabilidad de la pared celular.

Requiere tiempos de contacto adecuados (generalmente entre 20 y 30 minutos). Se suele usar hipoclorito de sodio para bajos caudales y cloro gas para caudales mayores.

La cloración hasta el punto de quiebre (break point) consiste en la adición de cloro suficiente para satisfacer toda la demanda de cloro del agua y producir un cloro residual libre medible.

Ventajas de la Cloración:

• Tecnología ampliamente desarrollada y conocida.
• Desinfectante efectivo contra muchas bacterias.
• El cloro residual puede ser mantenido y monitoreado (control operacional).
• Relativamente bajo costo.

Desventajas de la Cloración:

• Potencial toxicidad del efluente debido a la formación de compuestos organoclorados.
• Menos efectivo contra virus, quistes y esporas en las dosis habitualmente aplicadas.
• Posible liberación de compuestos orgánicos volátiles en las cámaras de cloración.

Desinfección por Radiación Ultravioleta (UV)

Debido a que sólo son efectivos los rayos ultravioletas que alcanzan directamente a los microorganismos, es conveniente que el agua a desinfectar esté libre de turbiedad, ya que esta podría absorber la radiación UV, actuando como escudo protector para los microorganismos.

El principal método de generación de radiación UV para desinfección es la lámpara de arco de mercurio a baja presión.

En la desinfección con radiación UV, la geometría de contacto entre la fuente emisora y el agua es muy importante, porque la materia en suspensión, las moléculas orgánicas disueltas y los propios microorganismos absorberán parte de la radiación.

Una correcta dosificación de rayos ultravioletas es un eficaz bactericida y virucida, además de no contribuir a la formación de subproductos tóxicos.

La radiación UV no constituye un desinfectante efectivo para aguas residuales que presenten altas concentraciones de sólidos suspendidos o alta turbiedad.

Ventajas de la Desinfección UV:

• Muy efectivo contra bacterias, virus, quistes y esporas.
• No deja toxicidad residual en el agua tratada.
• Más efectivo que el cloro en la inactivación de ciertos patógenos resistentes (virus, quistes, esporas).
• Mayor seguridad en la manipulación y operación (no requiere químicos peligrosos).
• Requiere menos espacio físico que otros sistemas.

Desventajas de la Desinfección UV:

• Requiere un efluente con muy baja turbiedad y pocos sólidos suspendidos para ser eficaz.
• No existen técnicas analíticas simples y rápidas para controlar el proceso en tiempo real (verificación de dosis).
• Puede ser relativamente costoso en términos de inversión inicial y consumo energético.
• Se requiere un número considerable de lámparas para grandes caudales, con necesidad de mantenimiento y reemplazo periódico.