Como ya hemos mencionado en otras ocasiones, una Planta de Tratamiento de Efluentes Líquidos, tiene la finalidad de eliminar diferentes contaminantes presentes en el mismo, mediante la aplicación de una serie de procesos fisicoquímicos y biológicos diseñados de forma específica.

El funcionamiento de una planta de tratamiento puede ser complejo, por lo que se suele dividir a los procesos en cinco grandes grupos:

• Pretratamiento;
• Tratamiento primario;
• Tratamiento secundario;
• Tratamiento terciario;
• Tratamiento de lodos.

El pretratamiento elimina los residuos de mayor tamaño y adecua el líquido para ser depurado correctamente, mientras que el tratamiento primario elimina sólidos pequeños, grasas y otros compuestos específicos, además de ecualizar el caudal.

Luego, el líquido generalmente sigue conteniendo componentes contaminantes (principalmente materia orgánica), principalmente en estado disuelto. Es aquí donde entra en juego el tratamiento secundario, que suele ser el proceso central de toda planta de tratamiento. El mismo se basa en procesos biológicos para depurar el efluente. En estado natural, los microorganismos presentes en el ambiente se alimentan de cualquier materia orgánica que esté disponible para generar energía, crecer y reproducirse. Estos componentes potencialmente contaminantes son transformados en otros inocuos, como agua, dióxido de carbono y nitrógeno gaseoso. Este proceso natural se aprovecha y optimiza en el tratamiento secundario de la gran mayoría de las plantas de tratamiento, permitiendo bajar de forma muy eficiente parámetros importantes, como la DQO, DBO₅, nitrógeno e incluso fósforo.

Si bien existen muchos tipos de tratamientos biológicos, todos ellos se basan favorecer las condiciones para la reproducción de un tipo particular de microorganismo (principalmente bacterias), que, al encontrarse en alta concentración en un reactor, permiten metabolizar gran parte de la materia orgánica presente y producir una depuración efectiva. Las dos ramas más importantes de tratamientos biológicos son el tratamiento anaeróbico y el tratamiento aeróbico. Existen también algunos procesos facultativos, que son un punto medio entre ambos.

En los procesos anaeróbicos, los microorganismos no utilizan oxígeno, sino que reducen los componentes principalmente a metano, dióxido de carbono y algunos compuestos secundarios como ácido sulfhídrico. Esta mezcla de gases se conoce habitualmente como biogás. Los procesos anaeróbicos suelen emplearse principalmente en el tratamiento de líquidos industriales con alta carga contaminante, ya que permiten eliminar de forma eficiente gran cantidad de materia orgánica. Su consumo energético es muy bajo y permiten aprovechar el biogás como fuente de calor o electricidad. Sin embargo, es un proceso sensible, al cual se le debe prestar suficiente atención durante las etapas de diseño y operación para que los resultados sean satisfactorios. Además, su eficiencia no suele ser suficiente como para que el líquido tratado alcance los límites exigidos por la normativa, por lo que suele emplearse un tratamiento aeróbico posterior como pulido final. Algunos ejemplos de tratamientos anaeróbicos son las lagunas anaeróbicas, los reactores UASB (reactor anaeróbico de flujo ascendente) y los reactores ECSB (reactor anaeróbico de circulación externa).

Por otro lado, los tratamientos aeróbicos son los más ampliamente difundidos, y pueden ser empleados en conjunto con tratamientos anaeróbicos (cuando la carga orgánica es importante), o de forma independiente (en la mayoría de los casos, como por ejemplo para el tratamiento de líquidos cloacales). Estos procesos se basan en la incorporación de oxígeno al líquido, para favorecer la proliferación de microorganismos aeróbicos.

Son procesos muy efectivos que, bajo un correcto diseño y operación, permiten llegar a los límites exigidos por la normativa, pero generalmente requieren de soplantes de aire para permitir que las bacterias respiren, y su consumo energético es el más elevado de todo el sistema de tratamiento de efluentes. Por lo tanto, es imprescindible un correcto dimensionamiento de dichos equipos y de los equipos de aireación para evitar costos excesivos.

Aunque hay una vasta variedad de tratamientos, algunos ejemplos de procesos aeróbicos son los reactores de barros activados, las lagunas aireadas, los filtros percoladores y los sistemas MBR.

Como cualquier organismo vivo, los microorganismos crecen y se reproducen cuando están en condiciones óptimas, como las generadas en las plantas de tratamiento. Por eso, al metabolizar la materia orgánica proveniente del efluente, esta gran cantidad de organismos forman un material semisólido, habitualmente llamado barros o lodos, que debe ser separado del efluente depurado y tratado correspondientemente. Dicha separación también forma parte del tratamiento secundario, y generalmente se realiza mediante sedimentadores secundarios de distinto tipo, aunque también puede lograrse mediante sistemas tipo DAF o membranas especiales (en procesos MBR).