Hi ha diversos tipus d'aparells i equips utilitzats en el tractament d'aigües residuals per eliminar els contaminants i els contaminants de les aigües residuals. Alguns dels dispositius més comuns inclouen:
Pantalles:
Les pantalles són un component important de molts sistemes de tractament d'aigües residuals, ja que ajuden a eliminar grans sòlids, runes i altres materials de les aigües residuals abans que entrin en altres processos de tractament. Les pantalles es poden classificar en funció de la mida de les obertures de la pantalla, que determina la mida de les partícules que es poden eliminar. Alguns tipus habituals de pantalles que s'utilitzen en el tractament d'aigües residuals inclouen:
Pantalles de barra: les pantalles de barra consisteixen en una sèrie de barres separades per permetre que l'aigua flueixi, però per capturar grans residus i sòlids. Les barres es poden netejar manualment o mecànicament per eliminar el material capturat.
Pantalles fines: les pantalles fines utilitzen una malla o una placa perforada per eliminar les partícules més petites de les aigües residuals. Les pantalles fines es poden utilitzar per eliminar materials com ara cabells, paper i plàstics.
Micropantalles: les micropantalles són similars a les pantalles fines, però utilitzen una malla més fina o una mida de porus per eliminar partícules més petites, inclosos bacteris i altres microorganismes.
Pantalles de tambor: les pantalles de tambor utilitzen un tambor giratori amb una malla o superfície perforada per capturar residus i sòlids. A continuació, el material capturat es raspa de la superfície del tambor i s'elimina.
Pantalles de disc: les pantalles de disc utilitzen discs rotatius amb perforacions per capturar residus i sòlids. A continuació, el material capturat s'elimina amb un raspall o raspall.
L'elecció del tipus de pantalla dependrà de la mida i les característiques de les partícules que s'han d'eliminar, així com del disseny del sistema de tractament global. A més d'eliminar sòlids, les pantalles també poden ajudar a protegir els equips aigües avall, com ara bombes i vàlvules, dels danys causats per grans residus o altres materials.
Cambres de gra:
Les cambres de sorra són un tipus de tractament primari utilitzat a les plantes de tractament d'aigües residuals per eliminar sòlids inorgànics pesats, com ara sorra, grava i altres materials granulosos que són massa pesats per ser eliminats només per sedimentació. Aquests materials poden causar danys als equips, com bombes i vàlvules, en el procés de tractament i també poden acumular-se als fangs durant el tractament primari.
Les cambres de sorra funcionen alentint el flux d'aigües residuals i permetent que els materials pesats s'assentin al fons. La cambra de sorra és normalment un dipòsit llarg i estret, amb una relació amplada-longitud d'aproximadament 1:4, per garantir que les aigües residuals romanguin a la cambra durant un temps suficient. A mesura que les aigües residuals flueixen a la cambra, s'alenteixen, fent que els materials pesats s'assentin al fons.
A continuació, la sorra assentada s'elimina de la part inferior de la cambra mitjançant un sistema d'eliminació de sorra, que pot incloure bombes de sorra, classificadors de sorra o transportadors de sorra. La sorra eliminada s'envia a un abocador o un altre lloc d'eliminació adequat.
Les cambres de sorra poden ser de tipus vòrtex o de detritus. En una cambra de sorra de tipus vòrtex, les aigües residuals s'introdueixen tangencialment a la cambra, creant un moviment remolí que ajuda a separar la sorra de les aigües residuals. En una cambra de sorra de tipus detritus, les aigües residuals s'introdueixen a baixa velocitat, permetent que la sorra s'assenti al fons de la cambra.
Les cambres de sorra se situen normalment al començament del procés de tractament, abans de la sedimentació primària, per garantir que els materials pesats s'eliminin abans que puguin causar danys o interferir amb els processos de tractament posteriors.
Dipòsits de sedimentació:
Els dipòsits de sedimentació, també coneguts com a clarificadors, són un tipus de tractament primari utilitzat a les depuradores d'aigües residuals per eliminar els sòlids en suspensió i la matèria orgànica de les aigües residuals. Aquests dipòsits funcionen permetent que les aigües residuals s'assentin, la qual cosa fa que els sòlids més pesats s'enfonsin al fons del dipòsit mentre que els sòlids més lleugers suren cap a la part superior, formant una capa d'escuma. A continuació, l'aigua clarificada s'elimina del centre del dipòsit.
Els dipòsits de sedimentació solen ser de forma rectangular o circular i estan dissenyats per frenar el flux d'aigües residuals perquè els sòlids tinguin temps suficient per assentar-se. Els dipòsits poden estar equipats amb equips mecànics com ara rascadors, skimmers o rasclets que ajudin a eliminar els sòlids sedimentats del fons del dipòsit i la capa d'escuma de la superfície.
Els dipòsits de sedimentació es poden dissenyar com a clarificadors primaris, que eliminen la majoria de sòlids en suspensió i matèria orgànica, o bé com a clarificadors secundaris, que s'utilitzen després del tractament biològic per eliminar els sòlids i microorganismes restants.
L'eficàcia dels dipòsits de sedimentació depèn de diversos factors, com ara el temps de retenció, la velocitat de sedimentació dels sòlids i el disseny del dipòsit. El temps de retenció és la quantitat de temps que les aigües residuals romanen al dipòsit, i normalment es determina per la mida i el cabal del dipòsit. La velocitat de sedimentació dels sòlids depèn de la seva mida, forma i densitat, i pot estar influenciada per l'addició de productes químics, com ara coagulants, que ajuden a agregar els sòlids.
En general, els dipòsits de sedimentació són un component important del tractament d'aigües residuals, ja que ajuden a eliminar la majoria dels sòlids i la matèria orgànica abans que les aigües residuals siguin tractades mitjançant processos de tractament biològic o avançats.
Tancs d'aireació:
Els dipòsits d'aireació són un component essencial del procés de tractament biològic de les depuradores d'aigües residuals. La funció principal d'aquests dipòsits és proporcionar un entorn on els microorganismes puguin prosperar i degradar la matèria orgànica present a les aigües residuals.
En un procés típic de fangs activats, el dipòsit d'aireació és una gran conca o dipòsit on les aigües residuals es barregen amb un cultiu o fang microbià. El fang conté una barreja de microorganismes, inclosos bacteris, protozous i fongs, que descomponen la matèria orgànica de les aigües residuals mitjançant un procés de respiració aeròbica.
Per afavorir el creixement i l'activitat dels microorganismes, el dipòsit d'aireació està equipat amb dispositius d'aireació, com ara difusors o airejadors mecànics, que subministren oxigen a les aigües residuals. Això proporciona l'oxigen necessari que necessiten els microorganismes per dur a terme els seus processos metabòlics.
El procés d'aireació sol durar diverses hores, temps durant el qual els microorganismes consumeixen la matèria orgànica de les aigües residuals i es multipliquen en nombre. Un cop finalitzat el procés d'aeració, les aigües residuals es dirigeixen a un clarificador secundari o dipòsit de decantació, on es deixa que els microorganismes s'assentin i formen una capa de fang. A continuació, s'elimina l'aigua clarificada i es pot tractar posteriorment en processos de tractament terciari.
L'eficàcia del procés d'aeració depèn de diversos factors, com ara la concentració de microorganismes al fang, els nivells d'oxigen dissolt al dipòsit d'aireació i la taxa de càrrega orgànica de les aigües residuals. Aquests factors s'han de controlar acuradament per garantir que els microorganismes siguin capaços de degradar eficaçment la matèria orgànica i produir efluents d'alta qualitat.
Sistemes de fangs activats:
Un sistema de fangs activats és un procés biològic de tractament d'aigües residuals que utilitza microorganismes per descompondre la matèria orgànica de les aigües residuals. El procés consisteix a afegir aire a les aigües residuals per afavorir el creixement de microorganismes, que després consumeixen la matèria orgànica i la converteixen en diòxid de carboni, aigua i noves cèl·lules microbianes.
En un sistema de fangs activats, les aigües residuals es tracten primer en un dipòsit d'aireació, on es subministra aire contínuament per afavorir el creixement dels microorganismes. Els microorganismes consumeixen la matèria orgànica de les aigües residuals, que els proporciona l'energia i els nutrients necessaris per al creixement. A mesura que els microorganismes creixen, formen grups o flóculs que poden assentar-se fora de les aigües residuals.
Després del dipòsit d'aireació, les aigües residuals s'envien a un clarificador secundari, on els flocs s'assenten de les aigües residuals i s'eliminen com a fang. A continuació, les aigües residuals tractades s'aboquen o s'envien per a un tractament posterior.
Hi ha diversos avantatges d'utilitzar sistemes de fangs activats per al tractament d'aigües residuals. Per exemple, poden eliminar eficaçment la matèria orgànica, el nitrogen i el fòsfor de les aigües residuals, cosa que pot ajudar a prevenir l'eutrofització i altres problemes de qualitat de l'aigua. Els sistemes de fangs activats també poden produir efluents d'alta qualitat, que es poden abocar a les aigües superficials o utilitzar-se per al reg.
Tanmateix, també hi ha alguns reptes associats als sistemes de fangs activats. Per exemple, el sistema requereix una gestió acurada per mantenir l'equilibri adequat de microorganismes i nutrients, ja que massa o massa poc d'un dels dos pot causar problemes. A més, el sistema pot ser susceptible a càrregues de xoc i altres pertorbacions, que poden interrompre el procés de tractament. Finalment, els sistemes de fangs actius poden generar grans volums de fangs, que s'han de tractar i eliminar adequadament.
Bioreactors de membrana:
Un bioreactor de membrana (MBR) és un tipus de sistema de tractament d'aigües residuals que combina el tractament biològic amb la filtració per membrana. Els sistemes MBR utilitzen un procés biològic per descompondre la matèria orgànica de les aigües residuals i després utilitzen membranes per filtrar sòlids en suspensió, bacteris i altres contaminants.
En un sistema MBR, les aigües residuals es tracten primer en un dipòsit d'aireació, on els microorganismes consumeixen matèria orgànica i la converteixen en diòxid de carboni i aigua. A continuació, el licor mesclat es separa de l'aigua tractada mitjançant un filtre de membrana, que permet que l'aigua passi tot i que reté els sòlids i els microorganismes. Els sòlids i microorganismes que queden atrapats per la membrana es retornen al dipòsit d'aireació per continuar el procés de tractament.
Hi ha dos tipus principals de filtres de membrana utilitzats en sistemes MBR: fibra buida i làmina plana. Les membranes de fibra buida s'utilitzen normalment en sistemes més petits, mentre que les membranes de làmina plana s'utilitzen en aplicacions més grans. Tots dos tipus de membranes tenen porus petits que filtren bacteris, virus i altres contaminants.
Els sistemes MBR tenen diversos avantatges respecte als sistemes convencionals de tractament d'aigües residuals. Per exemple, els sistemes MBR poden produir efluents de major qualitat que els sistemes convencionals, ja que les membranes proporcionen una barrera física als sòlids en suspensió, bacteris i altres contaminants. Els sistemes MBR també requereixen menys espai que els sistemes convencionals, ja que la filtració de membrana pot substituir el clarificador secundari. A més, els sistemes MBR es poden operar a concentracions més elevades de biomassa, la qual cosa pot donar lloc a una major eficiència de tractament i una menor producció de fangs.
Tanmateix, els sistemes MBR també poden ser més complexos i costosos d'operar que els sistemes convencionals, ja que requereixen membranes especialitzades i sistemes de control més avançats. El manteniment i la substitució de les membranes també poden ser costosos. Malgrat aquests reptes, els sistemes MBR són cada cop més populars tant per al tractament d'aigües residuals municipals com industrials, especialment en zones on l'espai és limitat o on es requereixen efluents d'alta qualitat.
Sistemes de desinfecció:
Els sistemes de desinfecció són un component important de molts processos de tractament d'aigües residuals, ja que ajuden a reduir els nivells de microorganismes patògens a l'efluent. Hi ha diversos tipus de sistemes de desinfecció que es poden utilitzar, com ara:
Cloració: la cloració és un mètode de desinfecció comú que consisteix a afegir clor a les aigües residuals tractades. El clor pot matar molts tipus de microorganismes, inclosos bacteris i virus. Tanmateix, la cloració també pot generar subproductes de desinfecció, com els trihalometans, que poden ser perjudicials per a la salut humana.
Radiació ultraviolada (UV): els sistemes de desinfecció UV utilitzen làmpades UV d'alta intensitat per matar els microorganismes de les aigües residuals. La radiació UV danya l'ADN dels microorganismes, la qual cosa impedeix que es reprodueixin. La desinfecció UV és un mètode lliure de productes químics que no produeix subproductes de desinfecció.
Ozonització: l'ozonització és un procés que consisteix a afegir ozó a les aigües residuals tractades. L'ozó és un poderós oxidant que pot matar els microorganismes i descompondre els compostos orgànics. L'ozonització és un mètode lliure de productes químics que no produeix subproductes de desinfecció, però pot ser car d'operar.
Filtració per membrana: alguns tipus de filtres de membrana, com les membranes d'ultrafiltració, poden eliminar bacteris i virus de les aigües residuals tractades. La filtració per membrana pot ser un mètode eficaç de desinfecció, però pot ser car d'instal·lar i mantenir.
L'elecció del sistema de desinfecció dependrà de diversos factors, com ara les característiques de les aigües residuals, el nivell de desinfecció requerit i els recursos disponibles. En molts casos, es pot utilitzar una combinació de mètodes de desinfecció per aconseguir el nivell de tractament desitjat.
Sistemes de tractament terciari:
Els sistemes de tractament terciari s'utilitzen per tractar encara més les aigües residuals que ja han estat sotmeses a processos de tractament primari i secundari. L'objectiu del tractament terciari és eliminar les impureses i contaminants restants de l'aigua per produir un efluent adequat per a la seva reutilització o abocament al medi ambient. Alguns sistemes de tractament terciari comuns inclouen:
Filtració: la filtració és un procés que elimina partícules petites, sòlids en suspensió i altres impureses de les aigües residuals. Els tipus de filtres comuns utilitzats en el tractament terciari inclouen filtres de sorra, filtres multimèdia i filtres de membrana.
Tractament químic: el tractament químic consisteix a afegir productes químics a les aigües residuals per eliminar sòlids dissolts i compostos orgànics. Els productes químics comuns utilitzats en el tractament terciari inclouen coagulants, floculants i desinfectants.
Eliminació de nutrients: l'eliminació de nutrients és un procés que elimina l'excés de nitrogen i fòsfor de les aigües residuals. L'excés de nutrients pot contribuir a la floració d'algues i altres problemes ambientals. Els mètodes comuns per a l'eliminació de nutrients inclouen l'eliminació biològica de nutrients (BNR) i la precipitació química.
Desinfecció: la desinfecció és un procés que mata els microorganismes patògens de les aigües residuals. Els mètodes de desinfecció habituals inclouen la cloració, la radiació UV i el tractament amb ozó.
Osmosi inversa: l'osmosi inversa és un procés que utilitza una membrana semipermeable per eliminar sòlids dissolts, sals i altres impureses de les aigües residuals. Aquest procés pot produir aigua d'alta qualitat adequada per a la seva reutilització en aplicacions industrials o agrícoles.
L'elecció del sistema de tractament terciari dependrà dels contaminants específics que s'han d'eliminar de les aigües residuals, de l'ús previst de l'efluent i dels recursos disponibles. En molts casos, es pot utilitzar una combinació de mètodes de tractament per aconseguir el nivell desitjat de qualitat de l'aigua.
En general, els dispositius de tractament d'aigües residuals són essencials per eliminar els contaminants i els contaminants de les aigües residuals i garantir que l'aigua tractada compleix els estàndards mediambientals i de salut pública.