Una planta de tratamiento de aguas residuales limpia las aguas residuales y el agua para que puedan ser devueltas al medio ambiente. Estas plantas eliminan sólidos y contaminantes, descomponen la materia orgánica y restauran el contenido de oxígeno del agua tratada. Logran estos resultados a través de cuatro conjuntos de operaciones: tratamientos preliminares, primarios, secundarios y de lodos. Normalmente, una red de alcantarillas conectada a hogares, edificios comerciales, escuelas y rejas de la calle entrega agua residual y sólidos a los tanques y depósitos de recolección de una planta de tratamiento en un flujo interminable.
Fase de pretratamiento
Las plantas de tratamiento de aguas residuales eliminan los "residuos fáciles" durante la fase de pretratamiento. Un conjunto de pantallas de barras extrae objetos grandes como ramas de árboles, basura, hojas, latas, trapos, botellas de plástico, pañales y otros materiales de desecho. En muchas plantas, las cuencas de igualación y las cámaras de arena de varios tipos regulan la tasa de entrada de agua para que se asienten las piedras, la arena y el vidrio. Las cuencas retienen las aguas residuales hasta que estén listas para el tratamiento y manejen los desbordamientos debido a las fuertes lluvias. Algunas plantas desnatan la grasa y las grasas de la superficie del agua durante el pretratamiento, a veces usan sopladores de aire para batir el material oleoso en una espuma para facilitar su extracción. Otras plantas eliminan la grasa durante el tratamiento primario.
Tratamiento primario
Después del pretratamiento, el agua residual se acumula en los clarificadores primarios, que son grandes cuencas y tanques de sedimentación. La gravedad permite que las partículas más pequeñas se asienten. Los rascadores de accionamiento mecánico recogen la materia sólida y la dirigen a las tolvas conectadas al equipo de tratamiento de lodos. Si la planta no eliminó la grasa y el aceite durante el pretratamiento, lo hace en esta fase utilizando espumadores de superficie. Algunas plantas usan equipos para saponificar las grasas recolectadas mezclándolas con lejía, produciendo así jabones y glicerol.
Tratamiento secundario
En la siguiente fase, las plantas airean y agitan las aguas residuales en cuencas secundarias, agregando microorganismos beneficiosos para descomponer la materia orgánica en lodo. Las plantas emplean una serie de estrategias alternativas para descomponer los lodos. Por ejemplo, las plantas pueden cultivar una masa de microbios y pasar el material de desecho sobre la biopelícula. Otras plantas mezclan la biomasa con material de desecho, creando lodo activado que puede reciclarse para su reutilización. El flóculo biológico resultante elimina el carbono y el nitrógeno de los desechos orgánicos. La oxidación puede ocurrir en la superficie, en lagunas, o en lechos filtrantes que contienen carbón cocido y piedra caliza. Algunas instalaciones construyen humedales y cañaverales que descomponen materiales orgánicos. Otras tecnologías utilizadas incluyen biorreactores de membrana y filtros aireados biológicos. El agua residual resultante se acumula y se deposita en un tanque clarificador secundario.
Tratamiento de lodo
La fase final es tratar el agua restante y los biosólidos, o lodo. La gravedad separa los desechos orgánicos de la arena más pesada, que puede depositarse en un vertedero. El lodo primario restante pasa a un espesador, donde se centrifuga y se alimenta a los tanques de digestión que contienen bacterias anaeróbicas. Estos tanques producen metano que puede usarse para alimentar la planta. El producto sólido final, lodo estabilizado, se puede desodorizar parcialmente y arar en el suelo como fertilizante. El agua residual restante se trata para eliminar el fósforo, nitrógeno y otros nutrientes, se desinfecta con cloro, ozono o luz ultravioleta y luego se devuelve al suministro de agua. Todas las descargas y los equipos utilizados por las plantas de tratamiento de aguas residuales deben cumplir con los estándares de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.
