Filtración terciaria para el tratamiento de aguas residuales: visión general, normativa, tecnologías

La filtración terciaria, o filtración final, es un conjunto de procesos y tecnologías que forman parte del conjunto más amplio de tratamientos terciarios de aguas residuales. Un único objetivo: permitir a las depuradoras civiles y a las industrias de proceso obtener aguas de un nivel de calidad muy elevado, capaces de cumplir las normativas nacionales y supranacionales más estrictas para su vertido en masas de agua superficiales y su reutilización en aplicaciones civiles, agrícolas e industriales.

¿Cuáles son estos procesos y cuáles son las tecnologías punteras? Aclaremos enseguida.

1. Filtración terciaria: visión general

La filtración terciaria de aguas residuales es un proceso de tratamiento avanzado que tiene como objetivo eliminar las partículas sólidas en suspensión (sólidos suspendidos totales) y, posiblemente, los nutrientes que siguen presentes en el agua después del tratamiento primario y secundario.

El objetivo principal del proceso es el vertido del recurso tratado en masas superficiales, como ríos y lagos, de conformidad con la normativa nacional e internacional pertinente. Además, el proceso de filtración terciaria se reconoce cada vez más como una herramienta útil para la reutilización del agua depurada en la agricultura, la industria o el uso civil: una necesidad cada vez más evidente, dada la escasez cada vez mayor de este recurso y los considerables problemas asociados a su gestión.

2. Tratamiento primario, secundario y terciario: cómo encaja la filtración en el tratamiento de aguas residuales

Para entender mejor dónde encajan las tecnologías de filtración terciaria en una planta de tratamiento de aguas residuales, veamos la diferencia entre los tratamientos primario, secundario y terciario de las aguas residuales.

• Los tratamientos primarios se centran en la eliminación de los sólidos en suspensión más gruesos mediante procesos físicos, como la sedimentación o el tamizado.
• Los tratamientos secundarios se centran en la eliminación de contaminantes orgánicos y nutrientes. Este tipo de tratamiento implica el uso de procesos biológicos como la nitrificación/desnitrificación.
• Los tratamientos terciarios son la última etapa del tratamiento de las aguas residuales: en esta etapa se separan los sólidos en suspensión restantes, hasta obtener en el vertido concentraciones de 5-10 mg/L, componentes residuales de fósforo y nitrógeno y la carga microbiana. Este tipo de tratamiento implica el uso de tecnologías avanzadas de filtración, adsorción y desinfección.

La filtración terciaria es un proceso específico dentro del lecho de tratamiento terciario: consiste en la utilización de un medio filtrante para la separación final de los sólidos en suspensión. Sin embargo, hay que recordar que estas etapas sólo se encuentran con frecuencia en las depuradoras civiles. En el ámbito industrial, en cambio, encontramos una gran variabilidad de necesidades de agua y de instalaciones, por lo que puede ser necesaria una combinación diferente de tratamientos: en este ámbito, es mejor hablar de filtración final.

Por último, debido a su función de «acabado» del efluente, que precede únicamente a la desinfección, los procesos que reciben este nombre también se denominan tratamiento avanzado de aguas residuales.

3. Calidad de los efluentes en la filtración terciaria: cifras y normativa

La calidad del efluente de los sistemas de filtración terciaria depende del tipo de tecnología de filtración utilizada, pero en general, estos sistemas son capaces de producir agua purificada de alta calidad con bajas concentraciones de sólidos en suspensión y otros contaminantes.

Los sistemas de filtración terciaria son capaces de eliminar la mayor parte de los sólidos en suspensión. Además, las cantidades de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno también se reducen considerablemente.

En general, el efluente de los sistemas de filtración terciaria puede cumplir los criterios establecidos por la Directiva 2020/2184 de la UE: 10 mg/L de sólidos suspendidos totales en el momento del vertido.

4. Tipos de filtración terciaria

Al igual que ocurre con otras etapas del tratamiento de aguas residuales, con la filtración terciaria (o filtración final) nos encontramos con un buen número de procesos y tecnologías que pueden satisfacer las necesidades con aguas urbanas e industriales.

La bibliografía reconoce tres procesos principales de filtración terciaria: piénsese en lo expuesto en Metcalf & Eddy Wastewater Engineering. Tratamiento y reutilización.

• Filtración superficial. El tratamiento tiene lugar con un medio filtrante mediante un proceso de tamizado, es decir, bidimensional (como en el caso de los filtros de micromalla).
• Filtración en profundidad o volumétrica. En este caso, las sustancias en suspensión atraviesan un lecho filtrante formado por material granular (como en los filtros de arena) o material compresible (como en los filtros de tela de fibra libre). Hay tres en lugar de dos «dimensiones» sobre las que puede desarrollarse la filtración: por eso es un proceso mucho más eficaz con el mismo dimensionamiento de la maquinaria utilizada.
• Filtración por membrana. En este tipo, el agua residual pasa a presión a través de una fina membrana. Ésta consiste en fibras huecas o láminas de material compuesto (enrolladas en espiral). Se trata de un proceso de tamizado, como en el caso de la filtración superficial.

5. La utilidad de la filtración terciaria

Hemos visto que la filtración terciaria del agua produce agua de alta calidad apta para diversas aplicaciones. Las principales utilidades de la filtración terciaria de aguas residuales son las siguientes:

1. La necesidad de eliminar el total de sólidos en suspensión a niveles avanzados, para mejorar la eficacia de los procesos posteriores, como la desinfección (evitando el ensuciamiento excesivo de las lámparas UV).
2. La reducción del impacto ambiental de las actividades humanas sobre los recursos hídricos y la disminución de la presión sobre los recursos hídricos naturales, limitando también los fenómenos de eutrofización mediante la eliminación de nutrientes del agua (nitrógeno y fósforo).
3. El cumplimiento de la normativa medioambiental nacional e internacional, que impone límites de emisión de determinados parámetros químicos, físicos y biológicos de las aguas residuales.
4. La reutilización de las aguas depuradas para fines no potables, tanto civiles como industriales. Algunos ejemplos son el riego agrícola, el lavado de carreteras y vehículos, la generación de energía y la reposición de agua de proceso y de refrigeración.

6. Soluciones de filtración terciaria

Existen varias soluciones técnicas para la filtración terciaria. He aquí algunas de las más eficaces:

1. Filtros de arena: estas soluciones utilizan una capa de arena para eliminar las partículas sólidas en suspensión. El agua pasa a través de la capa de arena, que retiene los sólidos en suspensión, antes de ser vertida.
2. Filtros de tela de micromalla: en estos sistemas, el medio filtrante es una tela con hilos de longitud fija. Se trata de una aplicación clásica de filtración superficial.
3. Filtros de tela de fibra libre (pila): el medio filtrante está formado por filamentos largos y descompuestos, que realizan una filtración en profundidad similar a la de los filtros de arena (en volúmenes menores). Obras accesorias limitadas, consumo energético mínimo y limitado al lavado a contracorriente de las telas.
4. Filtros de membrana: utilizan membranas con diferentes tamaños de poro para eliminar los contaminantes del agua. El agua pasa a través de las membranas, que retienen los sólidos en suspensión y otras sustancias no deseadas, antes de ser vertida.

7. Ventajas técnicas y aplicaciones de la filtración terciaria

A lo largo de los años, se han probado diversas aplicaciones de procesos y tecnologías de filtración terciaria. He aquí algunos ejemplos:

• tratamiento terciario de aguas residuales municipales,
• industria alimentaria,
• industria del plástico,
• industria química y farmacéutica,
• papeleras, curtidurías, industrias textiles,
• sector del petróleo y el gas.