thumb|300px|Estación depuradora de aguas residuales en el río Ripoll, en el municipio de Castellar del Vallés, España. thumb|300px|Visión general de la planta de tratamiento de aguas de Antwerpen-Zuid, situado en el sur de Amberes, Bélgica.
Una estación depuradora de aguas residuales (EDAR), también llamada planta de depuración o planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), es una instalación que tiene el objetivo genérico de conseguir, a partir de aguas negras o mezcladas y mediante diferentes procedimientos físicos, químicos y biotecnológicos, un agua efluente de mejores características de calidad y cantidad, tomando como base ciertos parámetros normalizados.
En general, las estaciones depuradoras de aguas residuales tratan agua residual local, procedente del consumo ciudadano en su mayor parte, así como de la escorrentía superficial del drenaje de las zonas urbanizadas, además del agua procedente de pequeñas ciudades, mediante procesos y tratamientos más o menos estandarizados y convencionales. Existen también EDAR que se diseñan y construyen para grandes empresas, con tratamiento especializado al agua residual que se genera.
Tratamientos convencionales
Pretratamiento Son tratamientos físicos, asociados en el ámbito europeo a la terminología de tratamiento primario, que consisten fundamentalmente en separar la contaminación presente en el agua en suspensión, flotación o arrastre. Desbaste, para la eliminación de gruesos no solubles, trapos, pañales, envases. Se separan sólidos de gran tamaño. El enrejado elimina sólidos por intercepción y se clasifican por tamaños de aberturas: enrejados gruesos tienen una separación entre 5 y 15cm (centímetros) para conseguir la separación de sólidos de mayor tamaño y enrejados finos tienen una separación entre 1,5 y 2cm para conseguir separación de sólidos de menor tamaño. Las rejas son un conjunto de barrotes de acero que están uniformemente distribuidos de manera que el agua se limpie de manera homogénea y no concentre la suciedad en alguna zona. Estos poseen limpieza manual o automática. En la limpieza automática unos rastrillos remueven la suciedad sin intervención del operario y en limpieza manual al cabo de un determinado tiempo un operario interviene el funcionamiento para limpiar. Desarenado, para eliminación de arenas u otros residuos sólidos no orgánicos de pequeño tamaño como gravas, cáscaras de huevo. Es un canal que permite eliminar partículas de granulometría superior a 0,2mm (milímetros) con densidad y velocidad de sedimentación superiores a las partículas putrescibles. El desarenador estático tiene una sección mayor y con esto frena el fluido el tiempo suficiente para que se produzca la sedimentación. El desarenador aireado por medio de aire genera patrones de flujo que facilitan la sedimentación. Desengrasado, para la eliminación de los sólidos y líquidos no miscibles de menor densidad que el agua (grasas y aceites). El desarenador sólo debe adaptarse para cumplir esta función. Tamizado, para la eliminación de sólidos mayores a 0,2mm que hayan atravesado el desarenador. Como la pérdida de carga es muy elevada se acostumbra colocar un equipo de bombeo. Elimina sólidos suspendidos que llevan asociados materia orgánica y nutrientes (MO, N y P). Poseen una amplia tipología: tamices estáticos autolimpiables, rotatorios, deslizantes y de escalera, tamices cilíndricos inclinados.
El desbaste, el desengrasado, desarenado y tamizado suelen denominarse como pretratamiento, por ser el primer proceso que se realiza sobre las aguas residuales, y ser necesario para no dañar los equipos de los tratamiento posteriores o entorpecer el desarrollo de la planta de tratamiento, evitar una reducción en la eficacia de la operación.
Tratamiento primario
A continuación se realiza, como tratamiento primario propiamente dicho, una decantación para la eliminación de las partículas menores de un determinado tamaño (sólidos en suspensión) que no hayan podido eliminarse en el pretratamiento. Este proceso es conocido como decantación primaria. El tiempo de retención es del orden de horas, en un desarenador es de 4-5 minutos y en las rejas del orden de segundos. En el decantador primario se elimina materia orgánica con el objeto de disminuir la cantidad de energía que requiere para la degradación el reactor biológico porque consume oxígeno. El decantador primario puede ser rectangular o circular. En un decantador rectangular el agua entra por un extremo y sale por el otro y en el decantador circular entra por el centro y sale por la periferia. Este último cuenta con rasquetas que mueven los sólidos hacia el centro por donde se retiran.
Tratamiento secundario El proceso habitual de depuración, si es necesario, prosigue normalmente atacando a la fracción orgánica del agua. Para ello se recurre normalmente a bacterias que dentro de grandes depósitos, agitados, con oxigenación del agua, se encargan de eliminar la materia orgánica, con la separación en un decantador posterior. mediante un nuevo proceso de decantación. Ocurren dos procesos bioquímicos básicos: crecimiento de los microorganismos utilizando como sustrato al contaminante que también se utiliza para producir energía necesaria para funciones vitales.
Se busca eliminar la materia orgánica y el amonio porque consumen el oxígeno disuelto disponible para la fauna y flora acuática. También se eliminan nutrientes como el nitrógeno y el fósforo que pueden producir la eutrofización del agua. También se genera toxicidad para la vida acuática con la producción de nitritos y amoníaco. Además, se desarrollan protozoos que se alimentan de microorganismos patógenos.
Existen muchos tipos de tratamiento secundarios (fangos activos, aireación prolongada, lechos bacterianos, biodiscos) pero el principio de funcionamiento es común. No obstante, estos se pueden agrupar en tratamientos de biomasa suspendida y tratamientos de biomasa fija. En los primeros, la biomasa (bacterias) está suspendida en el medio acuático, en contacto con la contaminación orgánica mediante agitación (fangos activos, aireación prolongada), mientras que en los segundos la biomasa se fija sobre un material soporte que se pone en contacto con el agua y la contaminación orgánica (lechos bacterianos, biodiscos). En los cultivos en suspensión, la biomasa se mantiene en suspensión, agitada y homogeneizada en el volumen de agua del reactor. En los cultivos fijos, la biomasa está fija, adherida en un medio soporte (gravas, relleno plástico, discos de plástico), formando una biopelícula de espesor 0,1-2 mm. En un filtro percolador mediante un aspersor se libera el efluente y la biomasa se va formando sobre el soporte. Los biodiscos son un conjunto de discos que giran lentamente y donde se va formando una capa biológica, se sumerge para entrar en contacto con el contaminante y luego emerge para entrar en contacto con el aire. Otra variante son los procesos híbridos. Los procesos híbridos combinan en un mismo reactor un cultivo de soporte sólido con un cultivo en suspensión. Utiliza un material de relleno en el reactor que puede: estar fijo en el interior del reactor (IFAS), moverse libremente en el interior del reactor (HYBAS) por la aireación en reactores aerobios o por dispositivos mecánicos (anaerobios).
El contaminante que esta soluble pasa algo a particulado que es la biomasa, esta son flóculos debido a una sustancia pegajosa que segregan las bacterias. La presencia de bacterias filamentosas permiten que estos flocs se unan a otros para formar flocs más grandes que luego sedimenten en el decantador secundario. El proceso más común es el de fangos activados, el cual es aeróbico y de cultivo en suspensión. Es aerobio porque el tanque está aireado y permite el crecimiento de los microorganismos a través de la eliminación de la materia orgánica. La biomasa que se genera se sedimenta en el decantador secundario y se recircula al reactor aeróbico porque se necesita una carga de microorganismos para funcionar eficientemente. Una variante es el proceso de oxidación total donde los tiempos de retención aumentan a 20-30 días y se obtiene un fango digerido y estabilizado por lo que no necesita digestión. Otra variante es la doble etapa donde se colocan fangos activados en serie con lo que se protege la segunda etapa del proceso de choques tóxicos. Colocar biomembranas en lugar del sedimentador secundario, es un sistema más compacto, que se pueden colocar en el reactor y se ahorra espacio. Resuelven los problemas de biofloculación no efectiva. El tamaño del poro se puede reducir tanto que se puede obtener una desinfección y no necesitar un tratamiento posterior.
Tratamiento terciario
Se conoce como tratamiento terciario a todos los tratamientos físico-químicos destinados a afinar algunas características del efluente de la depuradora con vistas a su empleo para un determinado uso. Comienza con una coagulación-floculación donde se elimina la turbiedad y la coloración del agua. Se realiza porque las partículas responsables del color y la turbiedad no pueden eliminarse por sedimentación y se agrega un coagulante que mediante agitación suave une las partículas para que se formen flocs que luego sedimentarán en un cámara posterior. Luego el efluente con las partículas se filtra mediante un filtro de arena. Finalmente se elimina la presencia de virus y gérmenes del agua mediante la desinfección.
Línea de fangos La línea de fangos comienza en el decantador primario y continúa en el decantador secundario. Los lodos son un subproducto del tratamiento de las aguas residuales. Constituyen un residuo no peligroso (salvo que industrias aporten componentes tóxicos). Primero va hacia los espesadores donde se reduce el agua porque no interesa transportarla o calentarla. El objetivo del espesador es reducir masa y volumen a verter lo que llevaría a un menor tamaño en las instalaciones y menores costes de transporte. Luego se estabiliza en el digestor donde se disminuyen la concentración de patógenos y disminuye su potencial de putrefacción o generación de olores. Finalmente sufre una deshidratación mecánica para depositarlo en vertederos o que se puede utilizar en una aplicación agrícola.
La depuración del agua consigue extraer del agua la contaminación, a expensas de un consumo energético, pero produce los residuos, concentrados, de todo lo que el agua llevaba. Estos subproductos son los procedentes del tratamiento primario (salvo los fangos obtenidos de la decantación primaria), asimilables a residuos sólidos urbanos (basuras).
Los fangos procedentes de las decantaciones reciben un tratamiento especial (espesamiento, digestión, deshidratación) hasta que son susceptibles de ser tratados como residuo sólido urbano o incinerados, o bien a un subproducto capaz de, tras otros tratamientos como la estabilización o el compostaje, ser reutilizado como abono en la agricultura u otros usos.
Los lodos o fangos de depuración, ya sea procedente de estaciones de aguas residuales urbanas o de industriales, tienen su propia legislación, que se fundamenta en su contenido en metales pesados. Por debajo de cierto nivel, el mejor destino es el campo como abono o enmienda orgánica, luego el compostaje y como peores salidas tenemos el depósito en vertedero y la incineración.
Para su correcta utilización agrícola, hay que disponer de una analítica pormenorizada del subproducto. Según el cultivo a establecer tras el abonado, tendremos unas dosis de máximas a aplicar. Dependiendo de los contenidos en metales, agua, nitrógeno en sus diversas formas, fósforo, materia orgánica, etc, las dosis habituales son entre 15 y 40 toneladas de lodo por hectárea (10000m² —metros cuadrados—), que se esparcen de la forma más uniforme posible y deben incorporarse al terreno lo más rápido posible para reducir los olores y emisiones gaseosas que reducen el poder fertilizante del material.