Vistas: 222 Autor: Carie Publish Hora: 2025-04-27 Origen: Sitio
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● Comprender los niveles de tratamiento de aguas residuales
>> ¿Qué es el tratamiento secundario de aguas residuales?
>> Los tres niveles principales de tratamiento de aguas residuales
● Progreso histórico y mandatos federales
● Fracción actual de estadounidenses con tratamiento secundario de aguas residuales
>> Distribución de la instalación
>> Sistemas de tratamiento de aguas residuales en el sitio (OWTS)
● Cómo funciona el tratamiento secundario
>> Tecnologías de tratamiento biológico
● Beneficios para la salud ambiental y pública del tratamiento secundario
>> Infraestructura de envejecimiento
>> Limitaciones del sistema en el sitio
● Estudios de casos: tratamiento secundario en acción
>> Comunidades rurales del medio oeste
>> Iniciativas de reutilización del agua de California
● Tendencias futuras en el tratamiento de aguas residuales
>> Reutilización de agua y recuperación de recursos
>> Infraestructura y monitoreo inteligentes
>> Adaptación del cambio climático
>> 2. ¿Por qué algunos estadounidenses no tienen tratamiento de aguas residuales secundarias?
>> 3. ¿Cómo beneficia el tratamiento secundario al medio ambiente?
>> 5. ¿Cuáles son las tendencias futuras en el tratamiento de aguas residuales de EE. UU.?
● Citación
El tratamiento de aguas residuales es una piedra angular de la salud pública y la protección del medio ambiente en los Estados Unidos. A medida que aumentan la urbanización y las actividades industriales, también lo hace la necesidad de un tratamiento efectivo de aguas residuales. Entre los diversos niveles de tratamiento, El tratamiento secundario de aguas residuales es el mínimo mandato federal para la mayoría de las descargas municipales, diseñado para eliminar al menos el 85% de la materia orgánica y los sólidos suspendidos de las aguas residuales. Pero, ¿qué fracción de estadounidenses se benefician de este nivel de tratamiento? Este artículo explora la respuesta, profundizando en la historia, estadísticas actuales, procesos de tratamiento y desafíos futuros del tratamiento de aguas residuales secundarias en los Estados Unidos.
El tratamiento secundario de aguas residuales se refiere al tratamiento biológico de las aguas residuales después del tratamiento primario (eliminación física de sólidos). Esta etapa utiliza microorganismos para romper la materia orgánica, reduciendo significativamente los contaminantes antes de que el agua se libere al medio ambiente o se someta a un tratamiento adicional.
Procesos clave:
- Sistemas de lodo activados
- filtros de goteo
- Contactores biológicos giratorios
Tasas de eliminación típicas:
- Materia orgánica (BOD5): ≥85%
- Sólidos suspendidos: ≥85%
Para comprender el tratamiento secundario, es importante conocer los otros niveles:
1. Tratamiento primario: esta es la fase inicial donde los sólidos grandes, la arena y los materiales flotantes se eliminan físicamente a través de la detección y la sedimentación. Por lo general, elimina alrededor del 30-40% de los sólidos suspendidos y la materia orgánica.
2. Tratamiento secundario: la fase biológica donde los microbios consumen materia orgánica disuelta y suspendida. Mejora significativamente la calidad del agua al reducir la demanda bioquímica de oxígeno (BOD) y los sólidos suspendidos en aproximadamente un 85%.
3. Tratamiento terciario (avanzado): esta etapa opcional elimina aún más nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, los patógenos y otros contaminantes para cumplir con los estándares ambientales más estrictos o para fines de reutilización del agua.
La Ley de Agua Limpia (CWA) de 1972 marcó un punto de inflexión al requerir que todas las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales proporcionen al menos un tratamiento secundario, o un tratamiento más estricto cuando sea necesario para la calidad del agua. La financiación y las regulaciones federales han impulsado una expansión dramática de la infraestructura de tratamiento.
- 1972: solo unos 85 millones de estadounidenses atendidos por tratamiento secundario
- 2008: 223 millones de estadounidenses (72% de la población) atendido por al menos tratamiento secundario
- 2020s: continúan mejoras y expansiones, con creciente énfasis en la eliminación de nutrientes y la reutilización del agua
La implementación de la CWA condujo a la construcción de miles de nuevas plantas de tratamiento y mejoras a las existentes, mejorando drásticamente la calidad de las vías fluviales estadounidenses.
- A partir de 2008: 223 millones de estadounidenses (72% de la población estadounidense) son atendidas por plantas de tratamiento de aguas residuales centralizadas que proporcionan al menos tratamiento secundario.
- Alrededor de 3,8 millones son atendidos por instalaciones que proporcionan menos que el tratamiento secundario.
- Aproximadamente 79 millones dependen de los sistemas sépticos en el sitio, no en el tratamiento municipal centralizado.
- Casi 15,000 trabajos de tratamiento de propiedad pública (POTW) tratan y alta a más de 34 mil millones de galones de aguas residuales diariamente en los Estados Unidos.
- El 37.5% de las POTW tenían tratamiento avanzado (terciario) a partir de 2022, excediendo los estándares secundarios.
- La gran mayoría de las plantas municipales centralizadas proporcionan al menos tratamiento secundario, según lo requerido por la ley.
Gráfico: población estadounidense por el tipo de tratamiento de aguas residuales
| Tipo de tratamiento | de la población (millones) | % de la población estadounidense |
|---|---|---|
| Tratamiento secundario o superior | 223 | 72% |
| Menos que secundario | 3.8 | 1.2% |
| Sistemas sépticos en el sitio | 79 | 25% |
Estudios recientes sugieren que alrededor del 25% de los hogares estadounidenses usan sistemas en el sitio como tanques sépticos, una estimación más alta que las encuestas anteriores. Estos sistemas no están regulados tan estrictamente como las plantas municipales y pueden no proporcionar tratamiento secundario.
Los sistemas en el sitio generalmente involucran un tanque séptico que proporciona tratamiento primario (asentamiento de sólidos) y un campo de drenaje para el tratamiento basado en el suelo. Si bien son efectivos en áreas de baja densidad, pueden fallar o causar contaminación del agua subterránea si se mantienen mal o instalados en suelos inadecuados.
1. Tratamiento primario: eliminación física de sólidos grandes y sedimentación.
2. Tratamiento secundario: degradación biológica de la materia orgánica disuelta y suspendida.
3. Desinfección: a menudo sigue el tratamiento secundario para matar patógenos.
4. Tratamiento avanzado/terciario: eliminación adicional de nutrientes, metales o contaminantes si es necesario.
- Proceso de lodo activado: el método más común, donde el aire se bombea a los tanques de aireación para estimular el crecimiento microbiano que digiere contaminantes orgánicos.
- Filtros de goteo: las aguas residuales pasa sobre una cama de medios cubiertos de microorganismos que consumen materia orgánica.
- Contactores biológicos giratorios: grandes discos giratorios parcialmente sumergidos en las biopelículas microbianas de soporte de aguas residuales que tratan el agua.
[Infografía: proceso de lodo activado]
- Las aguas residuales ingresan a los tanques de aireación.
- Los microorganismos consumen contaminantes orgánicos.
- La mezcla se establece en clarificadores secundarios.
- El agua tratada se descarga o se envía para un tratamiento adicional.
El tratamiento secundario juega un papel crucial en:
- Reducción de la demanda biológica de oxígeno (BOD): el cuerpo más bajo significa menos agotamiento de oxígeno en las aguas receptores, protegiendo la vida acuática.
- Eliminar sólidos suspendidos: reduce la turbidez y la sedimentación, mejorando la claridad del agua y la calidad del hábitat.
- Reducción del patógeno: aunque la desinfección a menudo está separada, el tratamiento secundario reduce las cargas de patógenos.
- Prevención de la eutrofización: al reducir la materia orgánica, el tratamiento secundario ayuda a limitar las flores de algas impulsadas por los nutrientes.
Muchas plantas de tratamiento en los Estados Unidos tienen décadas de edad, que requieren mejoras para mantener el cumplimiento y la eficiencia. Según la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE), la infraestructura de aguas residuales de los Estados Unidos recibió una calificación 'd+' en los últimos años, destacando la necesidad de inversión.
- Las tuberías corroídas y los equipos obsoletos aumentan el riesgo de fallas y contaminación.
- Financiar las brechas en los niveles federales, estatales y locales obstaculizan los esfuerzos de modernización.
El aumento de la población y la expansión urbana ejercen presión sobre las instalaciones existentes, lo que impulsa la necesidad de expansión y modernización.
- Las áreas metropolitanas a menudo enfrentan desafíos de capacidad.
- Los nuevos desarrollos requieren conexión a sistemas existentes o nuevas plantas de tratamiento.
Los estándares de EPA más estrictos para la calidad del agua y la eliminación de nutrientes están provocando mejoras de tratamiento secundario a avanzado en muchas regiones.
- La contaminación de nutrientes (nitrógeno y fósforo) es una causa importante de zonas muertas en cuerpos como el Golfo de México.
- Muchos estados requieren una eliminación mejorada de nutrientes más allá del tratamiento secundario.
Los sistemas sépticos, aunque prevalecen en las zonas rurales, pueden fallar o contaminar el agua subterránea si no se mantienen adecuadamente, y generalmente no proporcionan tratamiento secundario.
- Los sistemas sépticos que fallan contribuyen a problemas localizados de calidad del agua.
- La actualización o la conexión de áreas rurales a los sistemas municipales es costoso y complejo.
- Las plantas de tratamiento de aguas residuales de Nueva York sirven a más de 8 millones de personas.
- Todas las plantas proporcionan al menos tratamiento secundario, con muchas mejoras a la eliminación avanzada de nutrientes.
- La ciudad descarga trató agua en el Océano Atlántico y las vías fluviales circundantes.
- Muchos pueblos pequeños confían en sistemas de laguna que proporcionan tratamiento secundario.
- Los sistemas de laguna usan procesos naturales pero requieren grandes áreas terrestres.
- Algunas comunidades aún usan tratamiento primario o sistemas sépticos debido a limitaciones de costos.
- California es un líder en la mejora de las plantas de tratamiento secundario al tratamiento terciario o avanzado.
- Las aguas residuales tratadas se reutilizan para riego, recarga de aguas subterráneas y usos industriales.
- Esto reduce la demanda de agua dulce y ayuda a gestionar las condiciones de sequía.
- Cada vez más, las aguas residuales se consideran un recurso para el agua, la energía y los nutrientes.
- Las tecnologías como los biorreactores de membrana y los sistemas de recuperación de nutrientes están ganando tracción.
- Los sensores y la IA ayudan a optimizar los procesos de tratamiento y detectar fallas temprano.
- Los datos en tiempo real mejoran la eficiencia operativa y el cumplimiento.
- Las plantas de tratamiento deben prepararse para eventos climáticos extremos que puedan abrumar los sistemas.
- Se están explorando diseños resistentes a las inundaciones y opciones de tratamiento descentralizadas.
¿Qué fracción de estadounidenses tienen tratamiento secundario de aguas residuales?
A partir de los últimos datos integrales, aproximadamente el 72% de los estadounidenses son atendidos por plantas de tratamiento de aguas residuales centralizadas que proporcionan al menos tratamiento secundario, como lo exige la ley federal. Esta fracción ha crecido constantemente desde la década de 1970, lo que refleja importantes inversiones en salud pública y protección del medio ambiente. Sin embargo, aproximadamente una cuarta parte de los estadounidenses dependen de los sistemas en el sitio, lo que puede no proporcionar el mismo nivel de tratamiento. Las actualizaciones continuas, las regulaciones más estrictas y la mejor recopilación de datos son esenciales para garantizar la gestión de aguas residuales seguras y efectivas para todos los estadounidenses.
El futuro del tratamiento de aguas residuales en los Estados Unidos radica en modernizar la infraestructura de envejecimiento, ampliar las tecnologías de tratamiento avanzadas e integrar la recuperación de recursos y la reutilización del agua para enfrentar los crecientes desafíos de salud ambiental y pública.
El tratamiento primario elimina grandes sólidos y sedimentos a través de procesos físicos. El tratamiento secundario utiliza procesos biológicos para degradar la materia orgánica y los sólidos suspendidos. El tratamiento terciario (avanzado) elimina aún más nutrientes, patógenos y contaminantes para lograr estándares de calidad del agua más altos.
Alrededor del 25% de los estadounidenses usan sistemas en el sitio como tanques sépticos, que son comunes en áreas rurales sin acceso a infraestructura de aguas residuales centralizadas. Estos sistemas pueden no proporcionar tratamiento secundario y están regulados de manera diferente a las plantas municipales.
El tratamiento secundario reduce significativamente la contaminación orgánica y los patógenos, mejorando la calidad del agua en ríos, lagos y áreas costeras. Esto protege la vida acuática, la salud pública y los usos de agua recreativa.
Si bien la mayoría de las áreas urbanas son atendidas por un tratamiento secundario o superior, la infraestructura de envejecimiento y la rápida urbanización desafían la capacidad y la efectividad de muchas plantas. Se necesitan una inversión y modernización continuas para mantener el ritmo.
Las tendencias incluyen actualizar a tecnologías de tratamiento avanzadas, integrar la reutilización del agua, mejorar la eliminación de nutrientes y expandir el tratamiento centralizado a áreas desatendidas. La presión regulatoria y la conciencia pública están impulsando estas mejoras.
[1] https://www.statista.com/statistics/1473528/distribution-wtewater-treatment-plants-usa-by-type/
[2] https://css.umich.edu/publications/factsheets/water/us-wastewater-tratment-factsheet
[3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/us-wtewater-secundary-tratment -quipment-market
[4] https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-wawrewater
[5] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/npdes_secondary_treatment_report_march2013.pdf
[6] https://www.everycrsreport.com/files/20141030_98-323_440beacb2b941a29c1c27a784b1f11a70aaa3f459.pdf
[7] https://iwaponline.com/wp/article/25/9/927/97569/household-level-wrewater-management-and-disposente
[8] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/mstr-ch3.pdf
