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El tratamiento terciario de aguas residuales consiste en los pasos finales del tren de tratamiento, que se hacen para remover los contaminantes remanentes antes de que el agua sea reutilizada o descargada al ambiente. La tecnología empleada en esta etapa dependerá de la calidad de agua que se tenga y la que se requiera al finalizar el proceso.

En este tipo de tratamiento se busca reducir materia orgánica que puede estar presente en el agua después de otro tipo de procesos, patógenos (virus y bacterias), turbiedad, metales pesados, nitrógeno y fósforo (que pueden causar eutrofización). Actualmente también se buscar remover contaminantes emergentes, entre ellos los plaguicidas y pesticidas, fármacos, tensoactivos, aditivos industriales, productos de cuidado personal, entre otros.

¿Qué son los contaminantes emergentes?

Los contaminantes emergentes son sustancias producidas únicamente por el hombre y que de manera reciente han cobrado interés en el tratamiento del agua residual, debido a sus efectos adversos sobre los ecosistemas y la salud pública. La mayoría son productos no regulados y no se conocen todos sus efectos de ecotoxicidad, sin embargo, se sabe que tienen efectos sobre los organismos vivos a concentraciones de nanogramos. Entre ellos se encuentran los productos de cuidado personal compuestos por fragancias, cosméticos, drogas, y productos veterinarios, que llegan al agua cuando se insertan en el cuerpo humano y salen sus residuos, cuando se aplican de manera externa y se lavan en la ducha, o cuando expiran y se descartan como basura normal y terminan en el relleno sanitario.

Algunas tecnologías dentro del tratamiento terciario del agua residual

A continuación, mencionamos brevemente algunas tecnologías empleadas para el tratamiento terciario del agua residual:

• Ósmosis inversa: La ósmosis inversa (RO) es un proceso de filtración por membrana, en el que se permite el paso del agua mientras se rechazan solutos, como sales o materiales orgánicos de bajo peso molecular. Tiene un rango de separación de 0.0001 a 0.001 µm. Contrario a la ósmosis, en la ósmosis inversa el flujo de agua se mueve desde la solución más concentrada en solutos a la más diluida. De manera que este proceso puede ser empleado para la desalinización del agua.

Esquemas de los fenómenos de ósmosis y ósmosis inversa Fuente: López Martín, M. J. (2015). Diseño de planta de tratamiento de agua potable por ósmosis inversa para un buque de pasaje. Universidad de Cantabria.

• Ultrafiltración (UF) y Microfiltración (MF): Se emplean membranas para eliminar contaminantes inorgánicos como metales pesados junto con sólidos en suspensión y compuestos orgánicos de fuentes de desechos contaminados. El rango de tamaño de poro de es de 0.001 – 0.05 µm para UF y para MF está en el rango de 0,05 a 10 µm. La separación que permiten las membranas UF / MF depende del tamaño de los poros de la membrana, las interacciones soluto-membrana, la forma y el tamaño de los solutos / macromoléculas y la concentración de polarización.

Procesos de membrana impulsados por presión. MF: microfiltración, UF: ultrafiltración, NF: nanofiltración, RO; ósmosis inversa.Fuente: National Research Council (U.S.)., & Committee on the Assessment of Water Reuse as an Approach for Meeting Future Water Supply Needs. (2012). Water Reuse : Potential for Expanding the Nation ’ s Water Supply Through Reuse of Municipal Wastewater. Washington, D.C.: THE NATIONAL ACADEMIES PRESS.

• Resinas de intercambio iónico: Son típicamente polímeros de estireno-divinilbenceno con grupos funcionales unidos. Permiten remover contaminantes inorgánicos como Cobre (Cu²⁺), Zinc (Zn²⁺), Plomo (Pb²⁺) entre otros. Hay resinas de intercambio catiónico, que intercambian iones cargados positivamente, como sodio, por calcio, y resinas de intercambio aniónico, que intercambian iones cargados negativamente, como cloruro, por arsénico.

Proceso de intercambio iónico en resinas catiónicas y aniónicas.Fuente:http://www.muro-chem.co.jp/en/en_business/en_knowledge.html

• Oxidación avanzada: Tiene por objetivo la eliminación de compuestos solubles no biodegradables y disminuir la contaminación microbiológica. Los procesos de oxidación avanzada (PAO) implican la formación de radicales hidroxilos (OH^–), capaces de oxidar compuestos contaminantes. Los procesos de oxidación avanzada se pueden clasificar, de acuerdo al agente oxidante empleado como catalizador para la formación de los radicales hidroxilo, en: fotoquímicos (radiación (UV o UV-vis)) y no fotoquímicos (compuestos químicos como O₃, H₂O₂, Fe²⁺ y Fe³⁺, o procesos electroquímicos). Los reactivos utilizados como oxidantes son generalmente sustancias que se descomponen durante el proceso en productos inocuos.

• Materiales adsorbentes: La adsorción es un proceso que ocurre cuando un gas o un soluto líquido (en este caso el agua residual), se acumula en la superficie de un sólido o líquido (adsorbente), formando una película molecular o atómica (adsorbato). La selección del adsorbente depende de la concentración y el tipo de contaminante en el agua, la eficiencia y la capacidad de adsorción del contaminante. Además, se debe tener en cuenta que los adsorbentes deben ser no tóxicos, rentables, fácilmente disponibles y fácilmente regenerables. Dentro de los materiales adsorbentes se encuentra las bentonitas, zeolitas, el carbón activado, sustancias maderables entre otros. El agente adsorbente se selecciona de acuerdo al tipo de contaminante presente en el agua residual.

Estructura del carbón activado, poros para la adsorción de contaminantes.Fuente:De Decker, J. (2019). Functionalized Metal-Organic Frameworks as Selective Metal Adsorbents. University Gent