Cómo funcionan los sistemas sépticos y de alcantarillado

Foto cortesía de photos.innersource.com Planta de tratamiento de agua en Libertyville, Illinois.

El artículo Cómo funcionan los inodoros lleva a muchos lectores a plantearse la siguiente pregunta lógica: “¿Qué sucede entonces después de tirar de la cadena?”

En este artículo, veremos uno de los mecanismos internos de los sistemas de alcantarillado para que pueda comprender cómo manejan los miles de millones de galones de aguas residuales que el mundo produce todos los días.

Contenido

1. ¿Por qué necesitamos un sistema de alcantarillado?
2. Tratamiento Privado: La Fosa Séptica
3. Sistemas de aguas residuales urbanas
4. Medición de la eficacia de una planta de tratamiento

¿Por qué necesitamos un sistema de alcantarillado?

¿Sabías?

Se está utilizando tecnología de la NASA para hacer que el tratamiento de aguas residuales sea más respetuoso con el medio ambiente. Obtenga más información sobre las interesantes innovaciones de la NASA en esta animación interactiva de Discovery Channel .

Cada vez que tiras la cadena del inodoro o tiras algo por el desagüe del lavabo, generas aguas residuales (también conocidas en la sociedad educada como aguas residuales ). Una pregunta que mucha gente podría hacerse es: "¿Por qué no simplemente arrojar estas aguas residuales al suelo fuera de la casa o a un arroyo cercano?" Hay tres cosas principales acerca de las aguas residuales que hacen que no desees liberarlas al medio ambiente:

1. Apesta. Si se liberan aguas residuales directamente al medio ambiente, las cosas huelen mucho muy rápidamente.
2. Contiene bacterias dañinas. Los desechos humanos contienen naturalmente bacterias coliformes (por ejemplo, E. coli) y otras bacterias que pueden causar enfermedades. Una vez que el agua se infecta con estas bacterias, se convierte en un peligro para la salud.
3. Contiene sólidos en suspensión y productos químicos que afectan el medio ambiente. Por ejemplo:
   Las aguas residuales contienen nitrógeno y fosfatos que, al ser fertilizantes, favorecen el crecimiento de algas. El crecimiento excesivo de algas puede bloquear la luz solar y contaminar el agua.
   Las aguas residuales contienen material orgánico que las bacterias del medio ambiente comenzarán a descomponer. Cuando lo hacen, estas bacterias consumen oxígeno en el agua. La consiguiente falta de oxígeno mata a los peces.
   Los sólidos suspendidos en las aguas residuales hacen que el agua parezca turbia y pueden afectar la capacidad de muchos peces para respirar y ver.
   El aumento de algas, la reducción de oxígeno y la turbidez destruyen la capacidad de un arroyo o lago para sustentar la vida silvestre, y todos los peces, ranas y otras formas de vida mueren rápidamente.

Nadie quiere vivir en un lugar que apesta, está lleno de bacterias mortales y no puede sustentar la vida acuática. Es por eso que las comunidades construyen plantas de tratamiento de aguas residuales y hacen cumplir leyes contra la liberación de aguas residuales sin tratar al medio ambiente.

Tratamiento Privado: La Fosa Séptica

En las zonas rurales donde las casas están tan separadas entre sí que sería demasiado costoso instalar un sistema de alcantarillado, la gente instala sus propias plantas privadas de tratamiento de aguas residuales. Estos se llaman fosas sépticas .

Un tanque séptico es simplemente un gran tanque de concreto o acero que se entierra en el jardín. El tanque podría contener 1000 galones (4000 litros) de agua. Las aguas residuales entran al tanque por un extremo y salen del tanque por el otro. El tanque se ve así en sección transversal:

En esta imagen, puedes ver tres capas. Todo lo que flota sube a la superficie y forma una capa conocida como capa de espuma . Cualquier cosa más pesada que el agua se hunde para formar la capa de lodo . En el medio hay una capa de agua bastante clara. Esta masa de agua contiene bacterias y productos químicos como nitrógeno y fósforo que actúan como fertilizantes, pero en gran medida está libre de sólidos.

Las aguas residuales ingresan al tanque séptico desde las tuberías de alcantarillado de la casa, como se muestra aquí:

Un tanque séptico produce gases naturalmente (causados ​​por bacterias que descomponen el material orgánico en las aguas residuales) y estos gases no huelen bien. Por lo tanto, los fregaderos tienen bucles de tubería llamados trampas P que retienen el agua en el circuito inferior y bloquean el flujo de gases hacia la casa. En cambio, los gases fluyen por un tubo de ventilación; si miras el techo de cualquier casa, verás uno o más tubos de ventilación asomando.

Cuando entra agua nueva al tanque, desplaza el agua que ya está allí. Esta agua sale del tanque séptico y llega a un campo de drenaje . Un campo de drenaje está formado por tuberías perforadas enterradas en zanjas llenas de grava. El siguiente diagrama muestra una vista aérea de una casa, tanque séptico, caja de distribución y campo de drenaje:

Una tubería de drenaje típica tiene 10 centímetros (4 pulgadas) de diámetro y está enterrada en una zanja de 1,5 m (4 a 6 pies) de profundidad y 0,6 m (2 pies) de ancho. La grava llena los 2 a 3 pies inferiores de la zanja y la tierra cubre la grava, así:

El agua es absorbida y filtrada lentamente por el suelo en el campo de drenaje. El tamaño del campo de drenaje está determinado por qué tan bien el suelo absorbe el agua. En lugares donde el suelo es arcilloso duro que absorbe agua muy lentamente, el campo de drenaje tiene que ser mucho mayor.

Un sistema séptico normalmente funciona únicamente con la gravedad . El agua fluye desde la casa hasta el tanque y desde el tanque hasta el campo de drenaje. Es un sistema completamente pasivo .

Es posible que haya escuchado la expresión: "La hierba siempre es más verde sobre el tanque séptico". En realidad, es el campo de drenaje, y el césped realmente es más verde: aprovecha la humedad y los nutrientes del campo de drenaje.

Sistemas de aguas residuales urbanas

En áreas urbanas y suburbanas donde la gente está más junta y donde hay muchas más aguas residuales que tratar, la comunidad construirá un sistema de alcantarillado que recolectará las aguas residuales y las llevará a una instalación de tratamiento de aguas residuales .

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Planta de tratamiento de agua en Libertyville, IL ¿Por qué las tapas de alcantarilla son redondas?

Porque evita accidentes. Dado que las tapas de alcantarilla son redondas, es imposible que una tapa caiga por la alcantarilla. Si fueran cuadrados o rectangulares, podrían.

En el caso ideal, un sistema de alcantarillado funciona completamente por gravedad , como un sistema séptico. Las tuberías de cada casa o edificio desembocan en una tubería de alcantarillado que discurre, por ejemplo, por el centro de la calle. La tubería principal de alcantarillado puede tener de 3 a 5 pies (1 a 1,5 m) de diámetro. Periódicamente, un tubo vertical subirá desde la tubería principal hasta la superficie, donde será cubierta por una tapa de registro . Los pozos de registro permiten el acceso a la tubería principal para fines de mantenimiento.

Las redes de alcantarillado fluyen por tuberías cada vez más grandes hasta llegar a la planta de tratamiento de aguas residuales. Para ayudar a que la gravedad haga su trabajo, la planta de tratamiento de aguas residuales generalmente está ubicada en un área baja, y las tuberías de alcantarillado a menudo seguirán los lechos de arroyos y arroyos (que fluyen naturalmente cuesta abajo) hasta la planta.

Normalmente, la disposición del terreno no coopera completamente y la gravedad no puede hacer todo el trabajo. En estos casos, el sistema de alcantarillado incluirá una bomba trituradora o una estación elevadora para mover las aguas residuales hacia arriba de una colina.

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Bombas de tornillo

Una vez que el agua llega a la planta de tratamiento de aguas residuales, pasa por una, dos o tres etapas de tratamiento (dependiendo de la sofisticación de la planta). Esto es lo que hace cada etapa:

• La primera etapa, conocida como tratamiento primario , hace lo mismo que una fosa séptica. Permite que los sólidos se sedimenten fuera del agua y que la espuma suba. Luego, el sistema recolecta los sólidos para su eliminación (ya sea en un vertedero o en un incinerador).

  El tratamiento primario es muy simple: implica una pantalla seguida de un conjunto de piscinas o estanques que dejan reposar el agua para que los sólidos se sedimenten.

  Foto cortesía de photos.innersource.com
  Pantalla principal Foto cortesía de photos.innersource.com
  Clarificadores primarios

  El tratamiento primario podría eliminar la mitad de los sólidos, materiales orgánicos y bacterias del agua. Si la planta no realiza más que un tratamiento primario, entonces el agua se clora para matar las bacterias restantes y se descarga.

• La segunda etapa, conocida como tratamiento secundario , elimina materiales orgánicos y nutrientes. Esto se hace con la ayuda de bacterias: el agua fluye hacia tanques grandes y aireados donde las bacterias consumen todo lo que pueden. Foto cortesía de photos.innersource.com
  Tanque de aireación

  Luego, el agua residual fluye hacia tanques de sedimentación donde se depositan las bacterias. El tratamiento secundario podría eliminar el 90 por ciento de todos los sólidos y materiales orgánicos de las aguas residuales.

  Fotos cortesía de photos.innersource.com
  Clarificador secundario
• La tercera etapa, conocida como tratamiento terciario , varía en función de la comunidad y de la composición de las aguas residuales. Normalmente, la tercera etapa utilizará productos químicos para eliminar el fósforo y el nitrógeno del agua, pero también puede incluir lechos filtrantes y otros tipos de tratamiento. El cloro agregado al agua mata las bacterias restantes y el agua se descarga. Foto cortesía de photos.innersource.com
  Aclaración final Foto cortesía de photos.innersource.com
  Tanque de cloración

Medición de la eficacia de una planta de tratamiento

La eficacia de las plantas de tratamiento de aguas residuales se mide en varias escalas diferentes. Aquí hay algunos de los más comunes:

• pH – Esta es la medida de la acidez del agua una vez que sale de la planta. Idealmente, el pH del agua coincidiría con el pH del río o lago que recibe la producción de la planta.
• DBO (demanda bioquímica de oxígeno): la DBO es una medida de cuánto oxígeno en el agua se necesitará para terminar de digerir el material orgánico que queda en el efluente. Lo ideal sería que la DBO fuera cero.
• Oxígeno disuelto : esta es la cantidad de oxígeno en el agua cuando sale de la planta. Si el agua no contiene oxígeno, matará cualquier vida acuática que entre en contacto con ella. El oxígeno disuelto debe ser lo más alto posible y debe cubrir la DBO.
• Sólidos suspendidos – Esta es la medida de los sólidos que quedan en el agua después del tratamiento. Lo ideal sería que los sólidos en suspensión fueran cero.
• Fósforo y nitrógeno totales : esta es la medida de los nutrientes que quedan en el agua.
• Cloro : el cloro utilizado para matar las bacterias dañinas debe eliminarse para que no mate las bacterias beneficiosas del medio ambiente. Idealmente, el cloro no debería ser detectable.
• Recuento de bacterias coliformes : esta es la medida de bacterias fecales que quedan en el agua. Idealmente, este número sería cero. Tenga en cuenta que el agua en el medio ambiente no está totalmente libre de bacterias fecales; las aves y otros animales silvestres introducen algunas.

La razón principal por la que es necesario vigilar tan de cerca estos indicadores es porque cualquier comunidad produce una enorme cantidad de aguas residuales. Los niveles de descarga que oscilan entre 10 millones y 100 millones de galones por día (38 millones a 380 millones de litros) son comunes en una planta de tratamiento de aguas residuales.

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