Contenido

El proceso de tratamiento suele tener tres etapas, o más:[5]​.

• - Tratamiento primario") (separación y asentamiento de sólidos).

• - Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica en suspensión para degradarla biológicamente y reducir los niveles de DQO, DBO y oxígeno consumido que posea).

• - Tratamiento terciario (pasos adicionales como micro filtración o desinfección).

Las aguas residuales provienen de baños, regaderas o duchas, cocinas, etc; que se evacúan a las alcantarillas o cloacas. En muchas zonas, las aguas residuales también incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios. La división del agua domiciliaria drenada en aguas grises y aguas negras es más común en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros, orinales, cocina y el agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra. Las aguas negras son muy turbias y contienen muchos sólidos. Constituyen una de las causas más graves de contaminación de las aguas, por su contenido de materia orgánica, microorganismos patógenos, detergentes, etc. La evacuación de estos desagües en los cursos de agua sin tratamiento previo, puede originar graves perjuicios, es especial la descomposición de la materia orgánica por acción bacteriana produce la disminución del oxígeno disuelto, pudiendo llegar inclusive a la anulación. Muchas aguas residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Estas se llaman aguas blancas. Los desagües pluviales no son suficientemente tenidos en cuenta al analizar las causas de contaminación de las aguas, no obstante que las mismas pueden ser peligrosas. Las aguas de lluvia arrastran los elementos contaminantes presentes en la atmósfera y especialmente sustancias minerales y residuos de origen animal y vegetal acumulados en los techos, azoteas, patios, veredas, calles, etc. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales, y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa alcantarillado de uso mixto pluvial - residuales.

La práctica de construcción de sistemas de alcantarillado combinadas es actualmente menos común en los Estados Unidos y Canadá que en el pasado, y se acepta menos dentro de las regulaciones del Reino Unido y otros países europeos, así como en otros países como Argentina. Sin embargo, el agua sucia y el agua de lluvia se recolectan y transportan en sistemas de alcantarillas separativos, llamados alcantarillas sanitarias y alcantarillas de tormenta de los Estados Unidos, y “alcantarillas fétidas” y “alcantarillas de agua superficial” en Reino Unido, o alcantarillados separativos en otros países europeos.

El agua de lluvia puede arrastrar, desde los tejados o la superficie de la tierra, varios contaminantes incluyendo partículas del suelo, metales pesados, compuestos orgánicos, basura animal, aceites y grasa. Algunas jurisdicciones requieren que el agua de lluvia reciba algunos niveles de tratamiento antes de ser descargada al ambiente.

Ejemplos de procesos de tratamientos para el agua de lluvia incluyen depósitos de sedimentación, humedales y separadores de vórtice (para remover sólidos gruesos).

El sitio donde se realizan los procesos se llama Estación depuradora de aguas residuales. El diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas residuales es generalmente el mismo en todos los países:.

Tratamento físico

• - Peneirar.

• - Retém partículas.

• - Remoção de gases.

• - Remoção de areia.

• - Precipitação com ou sem auxílio de coagulantes ou floculantes.

• - Separação e filtração de sólidos.

A adição de cloreto férrico (Cloreto de Ferro (III)) ajuda em grande parte a precipitar a remoção de fósforo e ajuda a precipitar biossólidos ou lodo.

Tratamento biológico

• - Leitos oxidantes ou sistemas aeróbios.

• - Precipitação.

• - Lançamento de efluentes no meio ambiente, com ou sem desinfecção de acordo com as normas de cada jurisdição.

• - A biodigestão anaeróbica e as zonas húmidas artificiais utilizam matéria orgânica biodegradável de águas residuais como nutrientes para uma população bacteriana, à qual são fornecidas condições controladas para controlar a presença de contaminantes.

tratamento químico

Esta etapa geralmente é combinada com procedimentos de remoção de sólidos, como filtração. A combinação de ambas as técnicas é referida nos Estados Unidos como tratamento químico.

Os métodos para remover o excesso de ferro geralmente incluem a transformação de água clorada numa solução geralmente básica utilizando cal apagada; oxidação do ferro por ele e precipitação do hidróxido férrico da solução básica "Base (química)"). Enquanto tudo isso acontece, o íon OCl destrói os patógenos devido ao excesso de ferro na água.

Para transformar água em vapor nas usinas termelétricas, são utilizadas caldeiras "caldeira (máquina)" em altas temperaturas. Como o oxigênio é um agente oxidante, é necessário um agente redutor como o hidrogênio para removê-lo.

O tratamento de águas residuais domésticas inclui a remoção de fosfatos. Um método muito simples é precipitar os fosfatos com cal apagada (hidróxido de cálcio). Os fosfatos podem estar presentes em muitas formas diferentes, como o íon hidrogenofosfato.

Baseia-se em dois processos combinados de nitrificação e desnitrificação que levam à produção de lamas na forma de biomassa facilmente despejável.

Tratamento primário

O tratamento primário é reduzir óleos, graxas, areias e sólidos grossos. Essa etapa é inteiramente feita com maquinário, por isso também é conhecida como tratamento mecânico.

A remoção de sólidos geralmente é feita por peneiramento. Os sólidos removidos são grandes, por exemplo, garrafas, paus, sacos, bolas, pneus, etc. Isso evita problemas na estação de tratamento de água, pois se esses sólidos não forem removidos podem entupir tubulações ou danificar alguns equipamentos, além de atrapalhar o funcionamento da estação de tratamento.

Este estágio (também conhecido como varredura ou maceração) normalmente inclui uma calha de areia onde a velocidade das águas residuais é cuidadosamente controlada para permitir que a areia e as pedras contidas nela absorvam as partículas. Este equipamento é denominado coletor de areia. Areia e pedras precisam ser removidas no início do processo para evitar danos às bombas e outros equipamentos nas demais etapas do tratamento. Às vezes existem banhos de areia (classificador de areia) seguidos de uma esteira que transporta a areia até um recipiente para deposição. O conteúdo do coletor de areia poderia ser alimentado no incinerador em uma planta de processamento de lodo, mas em muitos casos a areia é enviada para um aterro.

O líquido isento de abrasivos é passado através de telas rotativas para remover materiais flutuantes e materiais grandes, como trapos; e pequenas partículas, como ervilhas e milho. Os resíduos são recolhidos e podem ser devolvidos à estação de tratamento de lamas ou eliminados no exterior, nos campos ou na incineração. Na maceração, os sólidos são cortados em pequenas partículas por meio de facas rotativas montadas em um cilindro giratório, utilizadas em plantas que podem transformar esses resíduos em partículas. Os maceradores são, no entanto, mais caros de manter e menos confiáveis ​​do que as peneiras físicas.

Muitas plantas têm um estágio de decantação onde as águas residuais passam através de grandes tanques circulares ou retangulares. Esses tanques são comumente chamados de clarificadores primários ou tanques de decantação primária. Os tanques são grandes o suficiente para que os sólidos fecais possam assentar e materiais flutuantes, como graxa e plásticos, possam subir à superfície e serem removidos. O objetivo principal da etapa primária é produzir um líquido homogêneo capaz de ser tratado biologicamente e um lodo ou lodo que possa ser tratado separadamente.

Tratamento secundário

O tratamento secundário é concebido para degradar substancialmente o conteúdo biológico das águas residuais, que derivam resíduos orgânicos de resíduos humanos, resíduos alimentares, sabões e detergentes. A maioria das plantas municipais utiliza processos biológicos aeróbios para esse fim.

As usinas de lodo ativado utilizam uma variedade de mecanismos e processos para utilizar oxigênio dissolvido e promover o crescimento de organismos biológicos que removem substancialmente a matéria orgânica. Também pode reter partículas de material.

Em usinas mais antigas e que recebem cargas variáveis, são utilizados leitos filtrantes por gotejamento, nos quais as águas residuais são pulverizadas na superfície de um leito profundo composto de coque (carvão), calcário ou meios plásticos especialmente fabricados. Esses meios devem ter áreas superficiais elevadas para suportar os biofilmes que se formam. A substância é distribuída através de braços giratórios perfurados que irradiam de um pivô central. Essa água distribuída escorre para o leito e é coletada em ralos na base. Esses drenos também fornecem uma fonte de ar que se infiltra no leito, mantendo um ambiente aeróbico. Filmes biológicos de bactérias, protozoários e fungos se formam na superfície do meio e comem ou reduzem o conteúdo orgânico. Este biofilme é frequentemente alimentado por insetos e vermes.

Em algumas plantas pequenas, são utilizadas placas ou espirais de rotação lenta que ficam parcialmente submersas na água. É criado um floco biótico que fornece o substrato necessário.

O reator biológico de leito móvel (MBBR) pressupõe a adição de meio inerte aos recipientes de lodo ativado existentes para fornecer locais ativos para a coleta de biomassa. Essa conversão resulta em um sistema de crescimento. As vantagens dos sistemas de cultivo anexados são:.

• - Manter uma elevada densidade populacional de biomassa.

• - Aumentar a eficiência do sistema sem a necessidade de aumentar a concentração dos sólidos do licor misto (MLSS).

• - Eliminar o custo operacional da linha ativa de retorno de lodo (RAS).

Filtros biológicos aerados (ou anóxicos) (BAF) combinam filtração com redução biológica de carbono, nitrificação ou desnitrificação. O BAF geralmente inclui um reator cheio de meio filtrante. A mídia está em suspensão ou suportada por uma camada na parte inferior do filtro. O duplo propósito deste meio é apoiar altamente a biomassa ativa que se liga a ele e os sólidos suspensos no filtro. A oxidação do carbono e a conversão da amônia ocorrem em meio aeróbio e às vezes são alcançadas em um único reator, enquanto a conversão do nitrato ocorre de maneira aeróbia. O BAF também é operado em alta ou baixa vazão dependendo do projeto especificado pelo fabricante.

MBR é um sistema com barreira de membrana semipermeável ou em conjunto com processo de lodo. Esta tecnologia garante a remoção de todos os contaminantes em suspensão e sólidos dissolvidos. A limitação dos sistemas MBR é diretamente proporcional à redução efetiva de nutrientes do processo de lodo ativado. O custo de construção e operação do MBR é geralmente superior ao do tratamento convencional de águas residuais desta classe de filtros.

A etapa final da etapa de tratamento secundário é remover os flocos biológicos do material filtrante e produzir água tratada com baixos níveis de matéria orgânica e matéria em suspensão. Numa estação de tratamento rural, é feito no tanque de sedimentação secundária.

Tratamento terciário

O tratamento terciário fornece uma etapa final para aumentar a qualidade do efluente até o padrão exigido antes de ser lançado no ambiente receptor (mar, rio, lago, campo, etc.). Mais de um processo de tratamento terciário pode ser usado em uma estação de tratamento. Se a desinfecção for sempre praticada no processo final, é sempre chamada de polimento do efluente.

A filtração de areia retém grande parte do resíduo de matéria suspensa. O carvão ativado que sobra da filtração retém toxinas residuais.

O tratamento da lagoa proporciona sedimentação e melhoria biológica adicional por meio do armazenamento em poças ou lagoas artificiais.[6] Esta é uma imitação dos processos de autopurificação pelos quais um rio ou lago passa naturalmente pelas águas residuais. Estas lagoas são altamente aeróbicas e a colonização por macrófitas nativas, especialmente juncos, ocorre frequentemente. Pequenos invertebrados que se alimentam de filtros, como as espécies Daphnia e Rotifera, auxiliam efetivamente no tratamento, retendo partículas finas.

O sistema lagunar é barato e fácil de manter, mas tem as desvantagens de exigir uma grande quantidade de espaço e de ser pouco capaz de purificar a água de grandes núcleos.

As zonas húmidas construídas incluem canaviais ou uma série de métodos semelhantes que proporcionam um elevado grau de melhoramento biológico aeróbio e podem muitas vezes ser utilizados no lugar do tratamento secundário para pequenas populações, incluindo para fitorremediação. Macrófitas aquáticas como Eichhornia crassipes são um claro exemplo de instalação de sistemas de tratamento de águas residuais devido à sua alta eficiência na oxidação da matéria orgânica.[7][8]​.

Um exemplo é um pequeno canteiro de juncos (ou canaviais) usado para limpar a drenagem do recinto dos elefantes no Zoológico de Chester, na Inglaterra.

As águas residuais também podem conter altos níveis de nutrientes nitrogênio e fósforo. Em certas formas, pode ser tóxico para peixes e invertebrados em concentrações muito baixas (por exemplo, amônia) ou pode criar condições prejudiciais à saúde no ambiente receptor (por exemplo, crescimento de ervas daninhas ou algas). As algas podem produzir toxinas, e sua morte e consumo por bactérias (decomposição) podem esgotar o oxigênio da água e sufocar peixes e outras formas de vida aquática. Quando descarregados dos rios para lagos ou mares baixos, os nutrientes adicionados podem causar graves perdas entrópicas, perdendo na água muitos peixes sensíveis à poluição. A remoção de nitrogênio ou fósforo das águas residuais pode ser conseguida através de precipitação química ou biológica.

A remoção do nitrogênio é realizada com a oxidação biológica do nitrogênio de amônia em nitrato (nitrificação que envolve bactérias nitrificantes como Nitrobacter e Nitrosomonus) e, em seguida, por meio da redução, o nitrato é convertido em gás nitrogênio (desnitrificação), que é enviado para a atmosfera. Estas conversões requerem condições cuidadosamente controladas para permitir a formação adequada de comunidades biológicas. Filtros de areia, lagoas e lençóis podem ser usados ​​para reduzir o nitrogênio. Às vezes, a conversão da amônia tóxica em nitrato só é feita como tratamento terciário.

Los sólidos primarios gruesos y los biosólidos secundarios acumulados en un proceso del tratamiento de aguas residuales se debe tratar y disponer de una manera segura y eficaz. Este material a menudo se contamina inadvertidamente con los compuestos orgánicos e inorgánicos tóxicos (por ejemplo: metales pesados). El propósito de la digestión es reducir la cantidad de materia orgánica y el número de los microorganismos presentes en los sólidos que causan enfermedades. Las opciones más comunes del tratamiento incluyen la digestión anaerobia, la digestión aerobia, y el abonamiento.

Digestão anaeróbica

A digestão anaeróbica é um processo bacteriano que ocorre na ausência de oxigênio. O processo pode ser digestão termofílica, em que o lodo é fermentado em tanques a uma temperatura de 55 °C, ou mesofílica, a uma temperatura em torno de 36 °C. Porém permitindo menor tempo de retenção, portanto nos tanques pequenos, a digestão termofílica é mais expansiva em termos de consumo de energia para aquecimento do lodo.

A digestão anaeróbica gera biogás com uma alta proporção de metano que pode ser usado para acionar tanques e motores ou microturbinas para outros processos no local. Em grandes estações de tratamento, pode ser gerada mais energia elétrica do que as máquinas necessitam. A geração de metano é um benefício importante do processo anaeróbico. Sua desvantagem dominante é o longo tempo necessário para o processo (até 30 dias) e o alto custo de capital.

Vantagens[10]​.

• - Com relação à tecnologia, pode-se dizer que o que influencia é a suportabilidade, que neste tipo de tratamento consegue sustentar altas cargas orgânicas mesmo operando em tempos e tempos de residência hidráulica muito curtos, pois suporta longos períodos sem alimentar o processo e também é possível obter alta concentração de biomassa contida nos sistemas. De referir que a consolidação desta tecnologia assenta na sua concepção e funcionamento. Ao contrário do sistema aeróbico, são necessárias zonas aeróbicas e estabilidade de sedimentação.

• - Outro aspecto é o volume, já que em efeitos anaeróbios a produção deste tratamento pode ser realizada utilizando 80% menos lodo em comparação aos sistemas aeróbios e também produzir gás. Esse tipo de gás é denominado gás metano, que é utilizado na planta, pois não necessita de muito consumo de energia durante sua operação e pode ser utilizado como fonte alternativa de energia, aproveitando a demanda de necessidades nutricionais, que são baixas e não a demanda de resíduos industriais que o sistema aeróbio necessita.

• - E com base na infra-estrutura em comparação com os sistemas aeróbios, não são necessários grandes espaços, uma vez que o tratamento anaeróbico pode utilizar uma infra-estrutura relativamente pequena para a elevada taxa de sistemas.

A estação de tratamento de águas residuais Goldbar em Edmonton, Alberta, Canadá, utiliza atualmente o processo. Em condições de laboratório é possível gerar diretamente quantidades úteis de eletricidade a partir de lodo orgânico usando bactérias eletroquimicamente ativas que ocorrem naturalmente. Potencialmente, esta técnica poderia levar a uma forma ambientalmente amigável de geração de energia, mas para ser eficaz, uma célula de combustível microbiana deve maximizar a área de contato entre o efluente e a superfície revestida de bactérias do ânodo, o que poderia diminuir seriamente o desempenho do processo.

digestão aeróbica

A digestão aeróbica é um processo bacteriano que ocorre na presença de oxigênio. Sob condições aeróbicas, as bactérias consomem rapidamente matéria orgânica e a convertem em dióxido de carbono. Quando há falta de matéria orgânica, as bactérias morrem e são utilizadas como alimento por outras bactérias. Esta etapa do processo é conhecida como respiração endógena. A redução de sólidos ocorre nesta fase. Como a digestão aeróbica ocorre muito mais rapidamente, os custos de capital da digestão aeróbica são mais baixos. No entanto, os custos operacionais são normalmente muito mais elevados para a digestão aeróbica devido aos custos de energia para a aeração necessária para adicionar oxigênio ao processo.

Composto ou fertilizante

A compostagem também é um processo aeróbico que envolve a mistura de sólidos de águas residuais com fontes de carbono, como serragem, palha ou aparas de madeira. Na presença de oxigênio, as bactérias digerem os sólidos das águas residuais e da fonte de carbono adicionada e, ao fazê-lo, produzem uma grande quantidade de calor. Os processos de digestão anaeróbica e aeróbica podem resultar na destruição de microrganismos e parasitas causadores de doenças a um nível suficiente para permitir que os sólidos digeridos resultantes sejam aplicados com segurança ao solo utilizado como material de correcção do solo (com benefícios semelhantes aos da turfa) ou utilizados na agricultura como fertilizante, desde que os níveis de componentes tóxicos sejam suficientemente baixos.

Despolimerização térmica

A despolimerização térmica utiliza pirólise aquosa para converter os organismos complexos reduzidos em óleo. O hidrogênio da água se insere entre ligações químicas em polímeros naturais como gorduras, proteínas e celulose. O oxigênio na água se combina com carbono, hidrogênio e metais. O resultado é petróleo, gases combustíveis leves como metano, propano e butano, água com sais solúveis, dióxido de carbono e um pequeno resíduo de material inerte e insolúvel que se assemelha a rocha pulverizada e carvão. Todos os organismos e muitas toxinas orgânicas são destruídos. Os sais inorgânicos, como nitratos e fosfatos, permanecem na água após o tratamento em níveis suficientemente elevados, sendo necessário um tratamento adicional.

A energia da descompressão do material é recuperada, e o calor e a pressão do processo geralmente são alimentados por gases combustíveis leves. O óleo geralmente é tratado posteriormente para produzir um óleo leve e útil refinado, como alguns óleos diesel e de aquecimento, e depois vendido.

A escolha de um método de tratamento de águas residuais sólidas depende da quantidade de sólidos gerados e de outras condições específicas do local. No entanto, geralmente a compostagem é mais frequentemente aplicada em utilizações de pequena escala, seguida de digestão aeróbica e depois digestão anaeróbica em larga escala, como nos municípios.

deposição de lamas

Quando um lodo líquido é produzido, pode ser necessário tratamento adicional para torná-lo adequado para disposição final. Normalmente, o lodo é espessado (desidratado) para reduzir os volumes transportados para descarte. Os processos para reduzir o teor de água incluem a secagem de leitos em lagoas para produzir uma torta que pode ser aplicada ao solo ou incinerada; prensagem, onde a lama é filtrada mecanicamente, através de telas de tecido para produzir frequentemente uma torta firme; e centrifugação onde o lodo é espessado separando centrifugamente o sólido e o líquido.[11]​ O lodo pode ser descartado por injeção de líquido no solo ou por descarte em aterro. Existem preocupações sobre a incineração de lamas devido aos poluentes atmosféricos nas emissões, juntamente com o elevado custo do combustível suplementar, tornando este um meio de tratamento e eliminação de lamas menos atraente e menos comummente construído.

Não existe nenhum processo que elimine completamente os requisitos para a eliminação de biossólidos. No Sul da Austrália, após a centrifugação, o lodo é completamente seco pela luz solar. Os biossólidos ricos em nutrientes são então fornecidos aos agricultores para serem usados ​​como fertilizante natural. Este método reduziu a quantidade de aterros gerados pelo processo a cada ano.

A fotobiopurificação de águas residuais é um processo que envolve a presença de luz solar e organismos fotossintéticos para o processo de purificação. Geralmente, a fotobiopurificação é realizada por microrganismos fotossintéticos, como microalgas e cianobactérias, em fotobiorreatores, reatores projetados especificamente para aproveitar a luz solar e promover o crescimento desses microrganismos.[1]​.

A introdução de águas residuais que a estação trata influencia os processos de muitos pequenos rios. Em uma estação de tratamento de águas residuais, são projetados os processos naturais de tratamento que ocorrem no meio ambiente, seja esse ambiente um corpo natural de água ou terra. Se não tiver sido sobrecarregado, as bactérias do ambiente consumirão os contaminantes orgânicos, embora isto reduza os níveis de oxigénio na água e possa alterar significativamente a ecologia geral da água receptora. As populações bacterianas nativas alimentam-se de contaminantes orgânicos, e o número de microrganismos causadores de doenças é reduzido pelas condições ambientais naturais, tais como predação, exposição à radiação ultravioleta, etc. Portanto, caso o ambiente receptor proporcione um elevado nível de diluição, um elevado grau de tratamento de águas residuais pode não ser necessário. No entanto, evidências recentes demonstraram que níveis muito baixos de certos contaminantes nas águas residuais, incluindo hormonas (da agricultura animal e resíduos de pílulas anticoncepcionais humanas) e materiais sintéticos como os ftalatos, podem ter um impacto adverso imprevisível no ambiente natural e potencialmente nos seres humanos se a água for reutilizada para beber. Nos EUA, as descargas não controladas de águas residuais no ambiente não são permitidas por lei e devem ser conhecidos requisitos rigorosos de qualidade da água. Uma ameaça significativa nas próximas décadas será o aumento das descargas descontroladas de águas residuais nos países em rápido desenvolvimento.

Vista de uma perspectiva global, a capacidade de tratamento de águas residuais é inadequada, especialmente nos países subdesenvolvidos. Esta circunstância existe pelo menos desde a década de 1970 e deve-se à superpopulação, à crise hídrica e ao custo de construção de sistemas de tratamento de águas residuais. O resultado do tratamento inadequado de águas residuais é um aumento significativo na mortalidade por doenças (principalmente) evitáveis; Além disso, este impacto da mortalidade é particularmente elevado entre bebés e outras crianças nos países subdesenvolvidos, particularmente nos continentes de África e da Ásia. Particularmente, no ano 2000, as Nações Unidas estabeleceram que 2,64 mil milhões de pessoas tinham tratamento ou eliminação inadequada de águas residuais. Este valor representava 44 por cento da população mundial, mas em África e na Ásia aproximadamente metade da população não tinha qualquer acesso a serviços de tratamento de águas residuais.

Los contaminantes de las aguas servidas municipales, o aguas servidas domésticas, son los sólidos suspendidos y disueltos que consisten en: materias orgánicas e inorgánicas, nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, y microorganismos patógenos. Los desechos humanos sin un tratamiento apropiado, eliminados en su punto de origen o recolectados y transportados, presentan un peligro de infección parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales, incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la fuente de agua y la comida). Cabe mencionar que el agua de lluvia urbana puede contener los mismos contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas.

Cuando las aguas servidas son recolectadas pero no tratadas correctamente antes de su eliminación o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en las proximidades del punto de descarga. Si dicha descarga es en aguas receptoras, se presentarán peligrosos efectos adicionales (p.ej. el hábitat para la vida acuática y marina es afectada por la acumulación de los sólidos; el oxígeno es disminuido por la descomposición de la materia orgánica; y los organismos acuáticos y marinos pueden ser perjudicados aún más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta los organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias). Si la descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de nutrientes puede ocasionar la eutrofización, con molesta vegetación que puede afectar a las pesquerías y áreas recreativas. Los desechos sólidos generados en el tratamiento de las aguas servidas (grava, y fangos primarios y secundarios) pueden contaminar el suelo y las aguas si no son manejados correctamente.[12]​.

Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es positivo.

Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud pública en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, y aumentos en los usos beneficiosos de las aguas receptoras. Adicionalmente, la instalación de un sistema de recolección y tratamiento de las aguas servidas posibilita un control más efectivo de las aguas servidas industriales mediante su tratamiento previo y conexión con el alcantarillado público, y ofrece el potencial para la reutilización beneficiosa del efluente tratado y de los fangos.

Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisión de sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de las pesquerías, mayores actividades y rentas turísticas y recreativas, mayor productividad agrícola y forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en caso de ser reutilizado el efluente y los fangos, y menores demandas sobre otras fuentes de agua como resultado de la reutilización del efluente.

De éstos, varios potenciales impactos positivos se prestan para la medición, por lo que pueden ser incorporados cuantitativamente en el análisis de los costos y beneficios de varias alternativas al planificar proyectos para las aguas servidas. Los beneficios para la salud humana pueden ser medidos, por ejemplo, mediante el cálculo de los costos evitados, en forma de los gastos médicos y días de trabajo perdidos que resultan de un saneamiento defectuoso. Los menores costos del tratamiento de agua potable e industrial y mayores rentas de la pesca, el turismo y la recreación, pueden servir como mediciones parciales de los beneficios obtenidos del mejoramiento de la calidad de las aguas receptoras. En una región donde es grande la demanda de viviendas, los beneficios provenientes de proporcionar lotes con servicios pueden ser reflejados en parte por la diferencia en costos entre la instalación de la infraestructura por adelantado o la adecuación posterior de comunidades no planificadas.

A menos que sean correctamente planificados, ubicados, diseñados, construidos, operados y mantenidos, es probable que los proyectos de aguas servidas tengan un impacto total negativo y no produzcan todos los beneficios para los cuales se hizo la inversión, afectando además en forma negativa a otros aspectos del medio ambiente.

Problemas socioculturais

As instalações de tratamento requerem terreno; sua localização pode resultar em repovoamento involuntário. Além disso, os trabalhos de tratamento e eliminação podem criar incómodos nas imediações, pelo menos ocasionalmente. Muitas vezes, os terrenos e bairros escolhidos correspondem a “grupos vulneráveis” que são os menos capazes de fazer face aos custos da deslocalização e cujo ambiente de vida já está alterado. Deve-se ter cuidado para localizar instalações de tratamento e eliminação onde os odores ou o ruído não perturbem os residentes ou outros utilizadores da área, tratar a deslocalização com sensibilidade e incluir no plano de redução do projecto disposições para mitigar ou compensar os impactos adversos no ambiente humano. A não inclusão destas considerações no planeamento do projecto apresenta um risco substancial.

O conceito de tecnologia apropriada em sistemas de águas residuais abrange dimensões técnicas, institucionais, sociais e económicas. Do ponto de vista técnico e institucional, a seleção de tecnologias inadequadas tem sido apontada como uma das principais causas de falhas nos sistemas. O ambiente de águas residuais é hostil a equipamentos eletrônicos, elétricos e mecânicos. Sua manutenção é um processo interminável e requer suporte (peças de reposição, laboratórios, técnicos treinados, assistência técnica especializada e orçamentos adequados). Mesmo nos países desenvolvidos, são os sistemas mais simples, escolhidos e concebidos tendo em vista a manutenção, que proporcionam o serviço mais fiável. Nos países em desenvolvimento, onde podem faltar alguns ingredientes para um programa de manutenção bem-sucedido, esta deve ser a primeira consideração na escolha de tecnologias para estações de tratamento e estações de bombeamento.

Em pequenas comunidades e ambientes rurais, as opções técnicas são muitas vezes mais simples, mas as considerações institucionais combinam-se com as sociais e continuam a ser extremamente importantes. As instituições locais devem ser capazes de gerir programas ou sistemas de saneamento; A participação da comunidade pode ser um elemento chave para o seu sucesso. As preferências sociais e práticas habituais são importantes; alguns podem ser modificados por meio de programas educacionais, mas outros podem estar enraizados em valores culturais e não estar sujeitos a alterações.

A economia faz parte da decisão de duas maneiras. Não é de surpreender que as tecnologias mais simples, selecionadas pela sua facilidade de operação e manutenção, sejam frequentemente as menos dispendiosas de construir e operar. No entanto, mesmo quando não o são, como pode ser o caso quando grandes quantidades de terra devem ser adquiridas para lagoas de estabilização, um sistema menos dispendioso que falhe seria, em última análise, mais caro do que um sistema mais caro que opere de forma confiável.[13]​.

• - Anexo: Definições usuais de qualidade da água.

• - Purificação biológica por lodos ativados.

• - Estação de tratamento de águas residuais.

• - Engenharia sanitária.

• - Filtro de turfa.

• - Lagoa.

• - Sistema de captação de águas pluviais.

• - Tanque Imhoff.

Notas

• - Livro de Referência para Avaliação Ambiental (Volume I, II e III). Trabalho Técnico do Departamento de Meio Ambiente do Banco Mundial.

• - Fair, GM, JC Geyer e D.A. Ok. 1966. Engenharia de Água e Águas Residuais. 2 volumes. Nova York: John Wiley and Sons.

• - Feachem, R.G. e outros. 1983. Saneamento e Doenças: Efeitos da Gestão de Excretas e Águas Residuais na Saúde. Chishester, Reino Unido: John Wiley and Sons.

• - Feachem, RG, DD Mara e M.G. McGarry. 1977. Água. Resíduos e saúde em climas quentes. Nova York: John Wiley and Sons.

• - Grover, B., N. Burnett e M. McGarry. 1983. Manual de preparação de projetos de abastecimento de água e saneamento. 3 volumes. Washington, DC

• - Kalbermatten, J.D., DAS. Júlio e C.G. Gunnerson. 1980. Tecnologia Apropriada para Abastecimento de Água e Saneamento: Um Resumo de Opções Técnicas e Económicas. Washington, DC: Banco Mundial.

• - MeJunkin, EF 1982. Água e Saúde Humana. Elaborado pelo Projeto Nacional de Demonstração da Água, para a Agência de Desenvolvimento Internacional dos Estados Unidos da América. Washington, DC: Centro de Informações sobre Desenvolvimento.

• - Organização Mundial de Saúde. 1989. Diretrizes Sanitárias para o Uso de Águas Residuais na Agricultura e Aquicultura. Série de documentos técnicos nº 778. Genebra, Suíça.

• - Palange, RC e A. Zavala. 1987. Controle da Poluição da Água: Diretrizes para Planejamento e Financiamento de Projetos. Técnica de Trabalho Técnico nº 73 do Banco Mundial. Washington, DC: Banco Mundial.

• - Pettygrove, GS e T. Asano, eds. 1985. Irrigação com Águas Residuais Municipais Recuperadas Um Manual de Orientação. Chelsea, Reino Unido: Lewis Publishers, Inc.

• - Pro-Sii S.A. da C.V. Fornecedores de tecnologias para tratamento de águas residuais.

• - O Wikimedia Commons hospeda uma categoria multimídia sobre Tratamento de Águas Residuais.

• - Wikilibros hospeda um livro ou manual sobre Engenharia de Águas Residuais.

• - Wikilibros hospeda um livro ou manual sobre Impactos ambientais/Tratamento de águas residuais e lodo.

• - Purificação de águas residuais em climas quentes com redução de emissões de CO2.

• - Tratamento de águas residuais.

• - Estações de Tratamento de Águas Residuais.

Contenido

El proceso de tratamiento suele tener tres etapas, o más:[5]​.

• - Tratamiento primario") (separación y asentamiento de sólidos).

• - Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica en suspensión para degradarla biológicamente y reducir los niveles de DQO, DBO y oxígeno consumido que posea).

• - Tratamiento terciario (pasos adicionales como micro filtración o desinfección).

Las aguas residuales provienen de baños, regaderas o duchas, cocinas, etc; que se evacúan a las alcantarillas o cloacas. En muchas zonas, las aguas residuales también incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios. La división del agua domiciliaria drenada en aguas grises y aguas negras es más común en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros, orinales, cocina y el agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra. Las aguas negras son muy turbias y contienen muchos sólidos. Constituyen una de las causas más graves de contaminación de las aguas, por su contenido de materia orgánica, microorganismos patógenos, detergentes, etc. La evacuación de estos desagües en los cursos de agua sin tratamiento previo, puede originar graves perjuicios, es especial la descomposición de la materia orgánica por acción bacteriana produce la disminución del oxígeno disuelto, pudiendo llegar inclusive a la anulación. Muchas aguas residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Estas se llaman aguas blancas. Los desagües pluviales no son suficientemente tenidos en cuenta al analizar las causas de contaminación de las aguas, no obstante que las mismas pueden ser peligrosas. Las aguas de lluvia arrastran los elementos contaminantes presentes en la atmósfera y especialmente sustancias minerales y residuos de origen animal y vegetal acumulados en los techos, azoteas, patios, veredas, calles, etc. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales, y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa alcantarillado de uso mixto pluvial - residuales.

La práctica de construcción de sistemas de alcantarillado combinadas es actualmente menos común en los Estados Unidos y Canadá que en el pasado, y se acepta menos dentro de las regulaciones del Reino Unido y otros países europeos, así como en otros países como Argentina. Sin embargo, el agua sucia y el agua de lluvia se recolectan y transportan en sistemas de alcantarillas separativos, llamados alcantarillas sanitarias y alcantarillas de tormenta de los Estados Unidos, y “alcantarillas fétidas” y “alcantarillas de agua superficial” en Reino Unido, o alcantarillados separativos en otros países europeos.

El agua de lluvia puede arrastrar, desde los tejados o la superficie de la tierra, varios contaminantes incluyendo partículas del suelo, metales pesados, compuestos orgánicos, basura animal, aceites y grasa. Algunas jurisdicciones requieren que el agua de lluvia reciba algunos niveles de tratamiento antes de ser descargada al ambiente.

Ejemplos de procesos de tratamientos para el agua de lluvia incluyen depósitos de sedimentación, humedales y separadores de vórtice (para remover sólidos gruesos).

El sitio donde se realizan los procesos se llama Estación depuradora de aguas residuales. El diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas residuales es generalmente el mismo en todos los países:.

Tratamento físico

• - Peneirar.

• - Retém partículas.

• - Remoção de gases.

• - Remoção de areia.

• - Precipitação com ou sem auxílio de coagulantes ou floculantes.

• - Separação e filtração de sólidos.

A adição de cloreto férrico (Cloreto de Ferro (III)) ajuda em grande parte a precipitar a remoção de fósforo e ajuda a precipitar biossólidos ou lodo.

Tratamento biológico

• - Leitos oxidantes ou sistemas aeróbios.

• - Precipitação.

• - Lançamento de efluentes no meio ambiente, com ou sem desinfecção de acordo com as normas de cada jurisdição.

• - A biodigestão anaeróbica e as zonas húmidas artificiais utilizam matéria orgânica biodegradável de águas residuais como nutrientes para uma população bacteriana, à qual são fornecidas condições controladas para controlar a presença de contaminantes.

tratamento químico

Esta etapa geralmente é combinada com procedimentos de remoção de sólidos, como filtração. A combinação de ambas as técnicas é referida nos Estados Unidos como tratamento químico.

Os métodos para remover o excesso de ferro geralmente incluem a transformação de água clorada numa solução geralmente básica utilizando cal apagada; oxidação do ferro por ele e precipitação do hidróxido férrico da solução básica "Base (química)"). Enquanto tudo isso acontece, o íon OCl destrói os patógenos devido ao excesso de ferro na água.

Para transformar água em vapor nas usinas termelétricas, são utilizadas caldeiras "caldeira (máquina)" em altas temperaturas. Como o oxigênio é um agente oxidante, é necessário um agente redutor como o hidrogênio para removê-lo.

O tratamento de águas residuais domésticas inclui a remoção de fosfatos. Um método muito simples é precipitar os fosfatos com cal apagada (hidróxido de cálcio). Os fosfatos podem estar presentes em muitas formas diferentes, como o íon hidrogenofosfato.

Baseia-se em dois processos combinados de nitrificação e desnitrificação que levam à produção de lamas na forma de biomassa facilmente despejável.

Tratamento primário

O tratamento primário é reduzir óleos, graxas, areias e sólidos grossos. Essa etapa é inteiramente feita com maquinário, por isso também é conhecida como tratamento mecânico.

A remoção de sólidos geralmente é feita por peneiramento. Os sólidos removidos são grandes, por exemplo, garrafas, paus, sacos, bolas, pneus, etc. Isso evita problemas na estação de tratamento de água, pois se esses sólidos não forem removidos podem entupir tubulações ou danificar alguns equipamentos, além de atrapalhar o funcionamento da estação de tratamento.

Este estágio (também conhecido como varredura ou maceração) normalmente inclui uma calha de areia onde a velocidade das águas residuais é cuidadosamente controlada para permitir que a areia e as pedras contidas nela absorvam as partículas. Este equipamento é denominado coletor de areia. Areia e pedras precisam ser removidas no início do processo para evitar danos às bombas e outros equipamentos nas demais etapas do tratamento. Às vezes existem banhos de areia (classificador de areia) seguidos de uma esteira que transporta a areia até um recipiente para deposição. O conteúdo do coletor de areia poderia ser alimentado no incinerador em uma planta de processamento de lodo, mas em muitos casos a areia é enviada para um aterro.

O líquido isento de abrasivos é passado através de telas rotativas para remover materiais flutuantes e materiais grandes, como trapos; e pequenas partículas, como ervilhas e milho. Os resíduos são recolhidos e podem ser devolvidos à estação de tratamento de lamas ou eliminados no exterior, nos campos ou na incineração. Na maceração, os sólidos são cortados em pequenas partículas por meio de facas rotativas montadas em um cilindro giratório, utilizadas em plantas que podem transformar esses resíduos em partículas. Os maceradores são, no entanto, mais caros de manter e menos confiáveis ​​do que as peneiras físicas.

Muitas plantas têm um estágio de decantação onde as águas residuais passam através de grandes tanques circulares ou retangulares. Esses tanques são comumente chamados de clarificadores primários ou tanques de decantação primária. Os tanques são grandes o suficiente para que os sólidos fecais possam assentar e materiais flutuantes, como graxa e plásticos, possam subir à superfície e serem removidos. O objetivo principal da etapa primária é produzir um líquido homogêneo capaz de ser tratado biologicamente e um lodo ou lodo que possa ser tratado separadamente.

Tratamento secundário

O tratamento secundário é concebido para degradar substancialmente o conteúdo biológico das águas residuais, que derivam resíduos orgânicos de resíduos humanos, resíduos alimentares, sabões e detergentes. A maioria das plantas municipais utiliza processos biológicos aeróbios para esse fim.

As usinas de lodo ativado utilizam uma variedade de mecanismos e processos para utilizar oxigênio dissolvido e promover o crescimento de organismos biológicos que removem substancialmente a matéria orgânica. Também pode reter partículas de material.

Em usinas mais antigas e que recebem cargas variáveis, são utilizados leitos filtrantes por gotejamento, nos quais as águas residuais são pulverizadas na superfície de um leito profundo composto de coque (carvão), calcário ou meios plásticos especialmente fabricados. Esses meios devem ter áreas superficiais elevadas para suportar os biofilmes que se formam. A substância é distribuída através de braços giratórios perfurados que irradiam de um pivô central. Essa água distribuída escorre para o leito e é coletada em ralos na base. Esses drenos também fornecem uma fonte de ar que se infiltra no leito, mantendo um ambiente aeróbico. Filmes biológicos de bactérias, protozoários e fungos se formam na superfície do meio e comem ou reduzem o conteúdo orgânico. Este biofilme é frequentemente alimentado por insetos e vermes.

Em algumas plantas pequenas, são utilizadas placas ou espirais de rotação lenta que ficam parcialmente submersas na água. É criado um floco biótico que fornece o substrato necessário.

O reator biológico de leito móvel (MBBR) pressupõe a adição de meio inerte aos recipientes de lodo ativado existentes para fornecer locais ativos para a coleta de biomassa. Essa conversão resulta em um sistema de crescimento. As vantagens dos sistemas de cultivo anexados são:.

• - Manter uma elevada densidade populacional de biomassa.

• - Aumentar a eficiência do sistema sem a necessidade de aumentar a concentração dos sólidos do licor misto (MLSS).

• - Eliminar o custo operacional da linha ativa de retorno de lodo (RAS).

Filtros biológicos aerados (ou anóxicos) (BAF) combinam filtração com redução biológica de carbono, nitrificação ou desnitrificação. O BAF geralmente inclui um reator cheio de meio filtrante. A mídia está em suspensão ou suportada por uma camada na parte inferior do filtro. O duplo propósito deste meio é apoiar altamente a biomassa ativa que se liga a ele e os sólidos suspensos no filtro. A oxidação do carbono e a conversão da amônia ocorrem em meio aeróbio e às vezes são alcançadas em um único reator, enquanto a conversão do nitrato ocorre de maneira aeróbia. O BAF também é operado em alta ou baixa vazão dependendo do projeto especificado pelo fabricante.

MBR é um sistema com barreira de membrana semipermeável ou em conjunto com processo de lodo. Esta tecnologia garante a remoção de todos os contaminantes em suspensão e sólidos dissolvidos. A limitação dos sistemas MBR é diretamente proporcional à redução efetiva de nutrientes do processo de lodo ativado. O custo de construção e operação do MBR é geralmente superior ao do tratamento convencional de águas residuais desta classe de filtros.

A etapa final da etapa de tratamento secundário é remover os flocos biológicos do material filtrante e produzir água tratada com baixos níveis de matéria orgânica e matéria em suspensão. Numa estação de tratamento rural, é feito no tanque de sedimentação secundária.

Tratamento terciário

O tratamento terciário fornece uma etapa final para aumentar a qualidade do efluente até o padrão exigido antes de ser lançado no ambiente receptor (mar, rio, lago, campo, etc.). Mais de um processo de tratamento terciário pode ser usado em uma estação de tratamento. Se a desinfecção for sempre praticada no processo final, é sempre chamada de polimento do efluente.

A filtração de areia retém grande parte do resíduo de matéria suspensa. O carvão ativado que sobra da filtração retém toxinas residuais.

O tratamento da lagoa proporciona sedimentação e melhoria biológica adicional por meio do armazenamento em poças ou lagoas artificiais.[6] Esta é uma imitação dos processos de autopurificação pelos quais um rio ou lago passa naturalmente pelas águas residuais. Estas lagoas são altamente aeróbicas e a colonização por macrófitas nativas, especialmente juncos, ocorre frequentemente. Pequenos invertebrados que se alimentam de filtros, como as espécies Daphnia e Rotifera, auxiliam efetivamente no tratamento, retendo partículas finas.

O sistema lagunar é barato e fácil de manter, mas tem as desvantagens de exigir uma grande quantidade de espaço e de ser pouco capaz de purificar a água de grandes núcleos.

As zonas húmidas construídas incluem canaviais ou uma série de métodos semelhantes que proporcionam um elevado grau de melhoramento biológico aeróbio e podem muitas vezes ser utilizados no lugar do tratamento secundário para pequenas populações, incluindo para fitorremediação. Macrófitas aquáticas como Eichhornia crassipes são um claro exemplo de instalação de sistemas de tratamento de águas residuais devido à sua alta eficiência na oxidação da matéria orgânica.[7][8]​.

Um exemplo é um pequeno canteiro de juncos (ou canaviais) usado para limpar a drenagem do recinto dos elefantes no Zoológico de Chester, na Inglaterra.

As águas residuais também podem conter altos níveis de nutrientes nitrogênio e fósforo. Em certas formas, pode ser tóxico para peixes e invertebrados em concentrações muito baixas (por exemplo, amônia) ou pode criar condições prejudiciais à saúde no ambiente receptor (por exemplo, crescimento de ervas daninhas ou algas). As algas podem produzir toxinas, e sua morte e consumo por bactérias (decomposição) podem esgotar o oxigênio da água e sufocar peixes e outras formas de vida aquática. Quando descarregados dos rios para lagos ou mares baixos, os nutrientes adicionados podem causar graves perdas entrópicas, perdendo na água muitos peixes sensíveis à poluição. A remoção de nitrogênio ou fósforo das águas residuais pode ser conseguida através de precipitação química ou biológica.

A remoção do nitrogênio é realizada com a oxidação biológica do nitrogênio de amônia em nitrato (nitrificação que envolve bactérias nitrificantes como Nitrobacter e Nitrosomonus) e, em seguida, por meio da redução, o nitrato é convertido em gás nitrogênio (desnitrificação), que é enviado para a atmosfera. Estas conversões requerem condições cuidadosamente controladas para permitir a formação adequada de comunidades biológicas. Filtros de areia, lagoas e lençóis podem ser usados ​​para reduzir o nitrogênio. Às vezes, a conversão da amônia tóxica em nitrato só é feita como tratamento terciário.

Los sólidos primarios gruesos y los biosólidos secundarios acumulados en un proceso del tratamiento de aguas residuales se debe tratar y disponer de una manera segura y eficaz. Este material a menudo se contamina inadvertidamente con los compuestos orgánicos e inorgánicos tóxicos (por ejemplo: metales pesados). El propósito de la digestión es reducir la cantidad de materia orgánica y el número de los microorganismos presentes en los sólidos que causan enfermedades. Las opciones más comunes del tratamiento incluyen la digestión anaerobia, la digestión aerobia, y el abonamiento.

Digestão anaeróbica

A digestão anaeróbica é um processo bacteriano que ocorre na ausência de oxigênio. O processo pode ser digestão termofílica, em que o lodo é fermentado em tanques a uma temperatura de 55 °C, ou mesofílica, a uma temperatura em torno de 36 °C. Porém permitindo menor tempo de retenção, portanto nos tanques pequenos, a digestão termofílica é mais expansiva em termos de consumo de energia para aquecimento do lodo.

A digestão anaeróbica gera biogás com uma alta proporção de metano que pode ser usado para acionar tanques e motores ou microturbinas para outros processos no local. Em grandes estações de tratamento, pode ser gerada mais energia elétrica do que as máquinas necessitam. A geração de metano é um benefício importante do processo anaeróbico. Sua desvantagem dominante é o longo tempo necessário para o processo (até 30 dias) e o alto custo de capital.

Vantagens[10]​.

• - Com relação à tecnologia, pode-se dizer que o que influencia é a suportabilidade, que neste tipo de tratamento consegue sustentar altas cargas orgânicas mesmo operando em tempos e tempos de residência hidráulica muito curtos, pois suporta longos períodos sem alimentar o processo e também é possível obter alta concentração de biomassa contida nos sistemas. De referir que a consolidação desta tecnologia assenta na sua concepção e funcionamento. Ao contrário do sistema aeróbico, são necessárias zonas aeróbicas e estabilidade de sedimentação.

• - Outro aspecto é o volume, já que em efeitos anaeróbios a produção deste tratamento pode ser realizada utilizando 80% menos lodo em comparação aos sistemas aeróbios e também produzir gás. Esse tipo de gás é denominado gás metano, que é utilizado na planta, pois não necessita de muito consumo de energia durante sua operação e pode ser utilizado como fonte alternativa de energia, aproveitando a demanda de necessidades nutricionais, que são baixas e não a demanda de resíduos industriais que o sistema aeróbio necessita.

• - E com base na infra-estrutura em comparação com os sistemas aeróbios, não são necessários grandes espaços, uma vez que o tratamento anaeróbico pode utilizar uma infra-estrutura relativamente pequena para a elevada taxa de sistemas.

A estação de tratamento de águas residuais Goldbar em Edmonton, Alberta, Canadá, utiliza atualmente o processo. Em condições de laboratório é possível gerar diretamente quantidades úteis de eletricidade a partir de lodo orgânico usando bactérias eletroquimicamente ativas que ocorrem naturalmente. Potencialmente, esta técnica poderia levar a uma forma ambientalmente amigável de geração de energia, mas para ser eficaz, uma célula de combustível microbiana deve maximizar a área de contato entre o efluente e a superfície revestida de bactérias do ânodo, o que poderia diminuir seriamente o desempenho do processo.

digestão aeróbica

A digestão aeróbica é um processo bacteriano que ocorre na presença de oxigênio. Sob condições aeróbicas, as bactérias consomem rapidamente matéria orgânica e a convertem em dióxido de carbono. Quando há falta de matéria orgânica, as bactérias morrem e são utilizadas como alimento por outras bactérias. Esta etapa do processo é conhecida como respiração endógena. A redução de sólidos ocorre nesta fase. Como a digestão aeróbica ocorre muito mais rapidamente, os custos de capital da digestão aeróbica são mais baixos. No entanto, os custos operacionais são normalmente muito mais elevados para a digestão aeróbica devido aos custos de energia para a aeração necessária para adicionar oxigênio ao processo.

Composto ou fertilizante

A compostagem também é um processo aeróbico que envolve a mistura de sólidos de águas residuais com fontes de carbono, como serragem, palha ou aparas de madeira. Na presença de oxigênio, as bactérias digerem os sólidos das águas residuais e da fonte de carbono adicionada e, ao fazê-lo, produzem uma grande quantidade de calor. Os processos de digestão anaeróbica e aeróbica podem resultar na destruição de microrganismos e parasitas causadores de doenças a um nível suficiente para permitir que os sólidos digeridos resultantes sejam aplicados com segurança ao solo utilizado como material de correcção do solo (com benefícios semelhantes aos da turfa) ou utilizados na agricultura como fertilizante, desde que os níveis de componentes tóxicos sejam suficientemente baixos.

Despolimerização térmica

A despolimerização térmica utiliza pirólise aquosa para converter os organismos complexos reduzidos em óleo. O hidrogênio da água se insere entre ligações químicas em polímeros naturais como gorduras, proteínas e celulose. O oxigênio na água se combina com carbono, hidrogênio e metais. O resultado é petróleo, gases combustíveis leves como metano, propano e butano, água com sais solúveis, dióxido de carbono e um pequeno resíduo de material inerte e insolúvel que se assemelha a rocha pulverizada e carvão. Todos os organismos e muitas toxinas orgânicas são destruídos. Os sais inorgânicos, como nitratos e fosfatos, permanecem na água após o tratamento em níveis suficientemente elevados, sendo necessário um tratamento adicional.

A energia da descompressão do material é recuperada, e o calor e a pressão do processo geralmente são alimentados por gases combustíveis leves. O óleo geralmente é tratado posteriormente para produzir um óleo leve e útil refinado, como alguns óleos diesel e de aquecimento, e depois vendido.

A escolha de um método de tratamento de águas residuais sólidas depende da quantidade de sólidos gerados e de outras condições específicas do local. No entanto, geralmente a compostagem é mais frequentemente aplicada em utilizações de pequena escala, seguida de digestão aeróbica e depois digestão anaeróbica em larga escala, como nos municípios.

deposição de lamas

Quando um lodo líquido é produzido, pode ser necessário tratamento adicional para torná-lo adequado para disposição final. Normalmente, o lodo é espessado (desidratado) para reduzir os volumes transportados para descarte. Os processos para reduzir o teor de água incluem a secagem de leitos em lagoas para produzir uma torta que pode ser aplicada ao solo ou incinerada; prensagem, onde a lama é filtrada mecanicamente, através de telas de tecido para produzir frequentemente uma torta firme; e centrifugação onde o lodo é espessado separando centrifugamente o sólido e o líquido.[11]​ O lodo pode ser descartado por injeção de líquido no solo ou por descarte em aterro. Existem preocupações sobre a incineração de lamas devido aos poluentes atmosféricos nas emissões, juntamente com o elevado custo do combustível suplementar, tornando este um meio de tratamento e eliminação de lamas menos atraente e menos comummente construído.

Não existe nenhum processo que elimine completamente os requisitos para a eliminação de biossólidos. No Sul da Austrália, após a centrifugação, o lodo é completamente seco pela luz solar. Os biossólidos ricos em nutrientes são então fornecidos aos agricultores para serem usados ​​como fertilizante natural. Este método reduziu a quantidade de aterros gerados pelo processo a cada ano.

A fotobiopurificação de águas residuais é um processo que envolve a presença de luz solar e organismos fotossintéticos para o processo de purificação. Geralmente, a fotobiopurificação é realizada por microrganismos fotossintéticos, como microalgas e cianobactérias, em fotobiorreatores, reatores projetados especificamente para aproveitar a luz solar e promover o crescimento desses microrganismos.[1]​.

A introdução de águas residuais que a estação trata influencia os processos de muitos pequenos rios. Em uma estação de tratamento de águas residuais, são projetados os processos naturais de tratamento que ocorrem no meio ambiente, seja esse ambiente um corpo natural de água ou terra. Se não tiver sido sobrecarregado, as bactérias do ambiente consumirão os contaminantes orgânicos, embora isto reduza os níveis de oxigénio na água e possa alterar significativamente a ecologia geral da água receptora. As populações bacterianas nativas alimentam-se de contaminantes orgânicos, e o número de microrganismos causadores de doenças é reduzido pelas condições ambientais naturais, tais como predação, exposição à radiação ultravioleta, etc. Portanto, caso o ambiente receptor proporcione um elevado nível de diluição, um elevado grau de tratamento de águas residuais pode não ser necessário. No entanto, evidências recentes demonstraram que níveis muito baixos de certos contaminantes nas águas residuais, incluindo hormonas (da agricultura animal e resíduos de pílulas anticoncepcionais humanas) e materiais sintéticos como os ftalatos, podem ter um impacto adverso imprevisível no ambiente natural e potencialmente nos seres humanos se a água for reutilizada para beber. Nos EUA, as descargas não controladas de águas residuais no ambiente não são permitidas por lei e devem ser conhecidos requisitos rigorosos de qualidade da água. Uma ameaça significativa nas próximas décadas será o aumento das descargas descontroladas de águas residuais nos países em rápido desenvolvimento.

Vista de uma perspectiva global, a capacidade de tratamento de águas residuais é inadequada, especialmente nos países subdesenvolvidos. Esta circunstância existe pelo menos desde a década de 1970 e deve-se à superpopulação, à crise hídrica e ao custo de construção de sistemas de tratamento de águas residuais. O resultado do tratamento inadequado de águas residuais é um aumento significativo na mortalidade por doenças (principalmente) evitáveis; Além disso, este impacto da mortalidade é particularmente elevado entre bebés e outras crianças nos países subdesenvolvidos, particularmente nos continentes de África e da Ásia. Particularmente, no ano 2000, as Nações Unidas estabeleceram que 2,64 mil milhões de pessoas tinham tratamento ou eliminação inadequada de águas residuais. Este valor representava 44 por cento da população mundial, mas em África e na Ásia aproximadamente metade da população não tinha qualquer acesso a serviços de tratamento de águas residuais.

Los contaminantes de las aguas servidas municipales, o aguas servidas domésticas, son los sólidos suspendidos y disueltos que consisten en: materias orgánicas e inorgánicas, nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, y microorganismos patógenos. Los desechos humanos sin un tratamiento apropiado, eliminados en su punto de origen o recolectados y transportados, presentan un peligro de infección parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales, incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la fuente de agua y la comida). Cabe mencionar que el agua de lluvia urbana puede contener los mismos contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas.

Cuando las aguas servidas son recolectadas pero no tratadas correctamente antes de su eliminación o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en las proximidades del punto de descarga. Si dicha descarga es en aguas receptoras, se presentarán peligrosos efectos adicionales (p.ej. el hábitat para la vida acuática y marina es afectada por la acumulación de los sólidos; el oxígeno es disminuido por la descomposición de la materia orgánica; y los organismos acuáticos y marinos pueden ser perjudicados aún más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta los organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias). Si la descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de nutrientes puede ocasionar la eutrofización, con molesta vegetación que puede afectar a las pesquerías y áreas recreativas. Los desechos sólidos generados en el tratamiento de las aguas servidas (grava, y fangos primarios y secundarios) pueden contaminar el suelo y las aguas si no son manejados correctamente.[12]​.

Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es positivo.

Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud pública en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, y aumentos en los usos beneficiosos de las aguas receptoras. Adicionalmente, la instalación de un sistema de recolección y tratamiento de las aguas servidas posibilita un control más efectivo de las aguas servidas industriales mediante su tratamiento previo y conexión con el alcantarillado público, y ofrece el potencial para la reutilización beneficiosa del efluente tratado y de los fangos.

Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisión de sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de las pesquerías, mayores actividades y rentas turísticas y recreativas, mayor productividad agrícola y forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en caso de ser reutilizado el efluente y los fangos, y menores demandas sobre otras fuentes de agua como resultado de la reutilización del efluente.

De éstos, varios potenciales impactos positivos se prestan para la medición, por lo que pueden ser incorporados cuantitativamente en el análisis de los costos y beneficios de varias alternativas al planificar proyectos para las aguas servidas. Los beneficios para la salud humana pueden ser medidos, por ejemplo, mediante el cálculo de los costos evitados, en forma de los gastos médicos y días de trabajo perdidos que resultan de un saneamiento defectuoso. Los menores costos del tratamiento de agua potable e industrial y mayores rentas de la pesca, el turismo y la recreación, pueden servir como mediciones parciales de los beneficios obtenidos del mejoramiento de la calidad de las aguas receptoras. En una región donde es grande la demanda de viviendas, los beneficios provenientes de proporcionar lotes con servicios pueden ser reflejados en parte por la diferencia en costos entre la instalación de la infraestructura por adelantado o la adecuación posterior de comunidades no planificadas.

A menos que sean correctamente planificados, ubicados, diseñados, construidos, operados y mantenidos, es probable que los proyectos de aguas servidas tengan un impacto total negativo y no produzcan todos los beneficios para los cuales se hizo la inversión, afectando además en forma negativa a otros aspectos del medio ambiente.

Problemas socioculturais

As instalações de tratamento requerem terreno; sua localização pode resultar em repovoamento involuntário. Além disso, os trabalhos de tratamento e eliminação podem criar incómodos nas imediações, pelo menos ocasionalmente. Muitas vezes, os terrenos e bairros escolhidos correspondem a “grupos vulneráveis” que são os menos capazes de fazer face aos custos da deslocalização e cujo ambiente de vida já está alterado. Deve-se ter cuidado para localizar instalações de tratamento e eliminação onde os odores ou o ruído não perturbem os residentes ou outros utilizadores da área, tratar a deslocalização com sensibilidade e incluir no plano de redução do projecto disposições para mitigar ou compensar os impactos adversos no ambiente humano. A não inclusão destas considerações no planeamento do projecto apresenta um risco substancial.

O conceito de tecnologia apropriada em sistemas de águas residuais abrange dimensões técnicas, institucionais, sociais e económicas. Do ponto de vista técnico e institucional, a seleção de tecnologias inadequadas tem sido apontada como uma das principais causas de falhas nos sistemas. O ambiente de águas residuais é hostil a equipamentos eletrônicos, elétricos e mecânicos. Sua manutenção é um processo interminável e requer suporte (peças de reposição, laboratórios, técnicos treinados, assistência técnica especializada e orçamentos adequados). Mesmo nos países desenvolvidos, são os sistemas mais simples, escolhidos e concebidos tendo em vista a manutenção, que proporcionam o serviço mais fiável. Nos países em desenvolvimento, onde podem faltar alguns ingredientes para um programa de manutenção bem-sucedido, esta deve ser a primeira consideração na escolha de tecnologias para estações de tratamento e estações de bombeamento.

Em pequenas comunidades e ambientes rurais, as opções técnicas são muitas vezes mais simples, mas as considerações institucionais combinam-se com as sociais e continuam a ser extremamente importantes. As instituições locais devem ser capazes de gerir programas ou sistemas de saneamento; A participação da comunidade pode ser um elemento chave para o seu sucesso. As preferências sociais e práticas habituais são importantes; alguns podem ser modificados por meio de programas educacionais, mas outros podem estar enraizados em valores culturais e não estar sujeitos a alterações.

A economia faz parte da decisão de duas maneiras. Não é de surpreender que as tecnologias mais simples, selecionadas pela sua facilidade de operação e manutenção, sejam frequentemente as menos dispendiosas de construir e operar. No entanto, mesmo quando não o são, como pode ser o caso quando grandes quantidades de terra devem ser adquiridas para lagoas de estabilização, um sistema menos dispendioso que falhe seria, em última análise, mais caro do que um sistema mais caro que opere de forma confiável.[13]​.

• - Anexo: Definições usuais de qualidade da água.

• - Purificação biológica por lodos ativados.

• - Estação de tratamento de águas residuais.

• - Engenharia sanitária.

• - Filtro de turfa.

• - Lagoa.

• - Sistema de captação de águas pluviais.

• - Tanque Imhoff.

Notas

• - Livro de Referência para Avaliação Ambiental (Volume I, II e III). Trabalho Técnico do Departamento de Meio Ambiente do Banco Mundial.

• - Fair, GM, JC Geyer e D.A. Ok. 1966. Engenharia de Água e Águas Residuais. 2 volumes. Nova York: John Wiley and Sons.

• - Feachem, R.G. e outros. 1983. Saneamento e Doenças: Efeitos da Gestão de Excretas e Águas Residuais na Saúde. Chishester, Reino Unido: John Wiley and Sons.

• - Feachem, RG, DD Mara e M.G. McGarry. 1977. Água. Resíduos e saúde em climas quentes. Nova York: John Wiley and Sons.

• - Grover, B., N. Burnett e M. McGarry. 1983. Manual de preparação de projetos de abastecimento de água e saneamento. 3 volumes. Washington, DC

• - Kalbermatten, J.D., DAS. Júlio e C.G. Gunnerson. 1980. Tecnologia Apropriada para Abastecimento de Água e Saneamento: Um Resumo de Opções Técnicas e Económicas. Washington, DC: Banco Mundial.

• - MeJunkin, EF 1982. Água e Saúde Humana. Elaborado pelo Projeto Nacional de Demonstração da Água, para a Agência de Desenvolvimento Internacional dos Estados Unidos da América. Washington, DC: Centro de Informações sobre Desenvolvimento.

• - Organização Mundial de Saúde. 1989. Diretrizes Sanitárias para o Uso de Águas Residuais na Agricultura e Aquicultura. Série de documentos técnicos nº 778. Genebra, Suíça.

• - Palange, RC e A. Zavala. 1987. Controle da Poluição da Água: Diretrizes para Planejamento e Financiamento de Projetos. Técnica de Trabalho Técnico nº 73 do Banco Mundial. Washington, DC: Banco Mundial.

• - Pettygrove, GS e T. Asano, eds. 1985. Irrigação com Águas Residuais Municipais Recuperadas Um Manual de Orientação. Chelsea, Reino Unido: Lewis Publishers, Inc.

• - Pro-Sii S.A. da C.V. Fornecedores de tecnologias para tratamento de águas residuais.

• - O Wikimedia Commons hospeda uma categoria multimídia sobre Tratamento de Águas Residuais.

• - Wikilibros hospeda um livro ou manual sobre Engenharia de Águas Residuais.

• - Wikilibros hospeda um livro ou manual sobre Impactos ambientais/Tratamento de águas residuais e lodo.

• - Purificação de águas residuais em climas quentes com redução de emissões de CO2.

• - Tratamento de águas residuais.

• - Estações de Tratamento de Águas Residuais.