TRATAMIENTO FISICOQUIMICO DE LOS EFLUENTES

Dr. Rubén Rodríguez Flores SESION 2

Opciones de tratamientoOpciones de tratamiento

• Físico• Químico• Físico y químico• Biológico

• Todos los tratamientos van dirigidos a la modificación de las propiedades físicas y químicas de los componente peligrosos

• La mayoría de los tratamientos dejan residuos que deben ser eliminados

Procesos de depuración de Efluentes

Tratamiento Proceso

Pretratamiento Físico

Primario Físico y/o Químico

Secundario Biológico

Terciario Físico y/o químico y/o biológico

CRITERIOS PARA SELECCIÓN DE TECNOLOGÍASCRITERIOS PARA SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS

REQUERIMIENTOS DE CALIDAD DEL EFLUENTE

REQUERIMIENTOS DE EQUIPOS Y ENERGIA

TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LODOS

GRADO DE DIFICULTAD EN LA OPERACIÓN Y

MANTENIMIENTO (O & M)

REQUERIMIENTOS DE PERSONAL PARA O & M

REQUERIMIENTO DE TERRENO

COSTOS DE INVERSIÓN INICIAL Y DE O & M

SELECCIÓN DE LA TECNOLOGIA PARA EL CONTROL DEL AGUA RESIDUAL

Physiochemical

OR

IGIN

OF

RE

SID

UA

L

WA

TE

RS

CO

MP

ON

EN

TS

Residencial

Commercial and Institutional

Industrial

Storm Drainage

TECHNOLOGY SELECTION

TE

CH

NO

LO

GiE

S

Pathogens

Oxygen Demand

Nutrients

Sedimentable Solids

Micropollutants

Primary

Secondary

Terciary

Natural

Public Health

Recreation Eutrophication Transport Ecology

Reuse Potential Water Supply

Source

Treatment Objetives Discharge Criteria

Veenstra, S. et al 1997

Costos totales unitarios promedios para el tratamiento (UE, EE.UU)

TRATAMIENTO PRELIMINAR

Dr. Rubén Rodríguez Flores

Tratamiento preliminar (TP)Tratamiento preliminar (TP)

Dispositivos:

Rejas Tamices Dilaceradores Tanque de Homogeneización Sedimentación

ObjetivosSeparar del agua residual tanto por operaciones físicas como por operaciones mecánicas, la mayor cantidad de materias que por su naturaleza (grasas, aceites, etc.) o por su tamaño (ramas, latas, etc.) crearían problemas en los tratamientos posteriores (obstrucción de tuberías y bombas, depósitos de arenas, rotura de equipos,..)

Tipos de RejasTipos de Rejas

Con Limpieza Manual:• Están constituidas por barrotes rectos

soldados a unas barras de separación situadas en la cara posterior, y su longitud no excede aquella que permita rastrillarla fácilmente con la mano.

• El ángulo de inclinación es de 45 a 60º con la horizontal.

• La velocidad de aproximación del agua a la reja debe ser de unos 0,45 m/s a caudal medio.

Con Limpieza Automática• De los distintos tipos de mecanismo, el más utilizado consiste en un peine

móvil, que periódicamente barre la reja, extrayendo los sólidos retenidos para su evacuación.

• Las rejas pueden ser curvas o rectas, y a su vez la limpieza puede ser por la cara anterior o por la cara posterior, teniendo cada tipo de limpieza sus ventajas e inconvenientes:

Dispositivos para el TP: TamicesDispositivos para el TP: Tamices

• Consiste en una filtración sobre soporte delgado, y sus objetivos son los mismos que se pretenden con el desbaste.

• Según las dimensiones de los orificios de paso del tamiz, se distingue entre:

– Macrotamizado: Se hace sobre chapa perforada o enrejado metálico con paso superior a 0,2 mm.. Se utilizan para retener materias en suspensión, flotantes o semiflotantes, residuos vegetales o animales, ramas, de tamaño entre 0,2mm a 3mm.

– Microtamizado: Hecho sobre tela metálica o plástica de malla inferior a 100 micras. Se usa para eliminar materias en suspensión muy pequeñas contenidas en el agua de abastecimiento (Plancton) o en aguas residuales pretratadas.

Dispositivos para el TP: HomogeneizaciónDispositivos para el TP: Homogeneización

• Objetivo:Permite minimizar o controlar las fluctuaciones en el caudal y características de las aguas residuales

Proporciona:– Absorción de las fluctuaciones, evitando

sobrecargas– Control de pH– Proporciona flujo continuo en sistemas

biológicos– Permite descargas controladas– Previene elevadas concentraciones de

metales

Dispositivos de TP: DesarenadorDispositivos de TP: Desarenador

Objetivo:

• Eliminar todas aquellas partículas de granulometría superior a 200 micras, con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente.

Dispositivos de TP: DesengrasadoresDispositivos de TP: Desengrasadores

Objetivo:• Eliminar grasas, aceites, espumas y

demás materiales flotantes más ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores.

• El desaceitado consiste en una separación líquido-líquido, mientras que el desengrase es una separación sólido-líquido. En ambos casos se eliminan mediante insuflación de aire, para desemulsionar las grasas y mejorar la flotabilidad.

TRATAMIENTO PRIMARIO

Dr. Rubén Rodríguez Flores

Objetivos del Tratamiento PrimarioObjetivos del Tratamiento Primario

• Principalmente se pretende la reducción de los sólidos en suspensión del agua residual.

• Dentro de estos SS pueden distinguirse:– Los sólidos sedimentables: son los que

sedimentan al dejar el A.R. en condiciones de reposo durante una hora, este tiempo también depende del tamaño del sedimentador

– Los sólidos flotantes: definibles por contraposición a los sedimentables.

– Los sólidos coloidales (tamaño entre 10-3-10 micras).

• Parte de los SS están constituidos por materia orgánica.• Consecuencia del tratamiento primario suele ser la reducción

de la DBO.

Sedimentación• Utilizado para separar partículas en suspensión en un líquido que

es principalmente acuoso

• Los lodos pueden necesitan selección, secado o deshidratación• Líquido separado puede necesitar mayor tratamiento

• Carga superficial entre 24 y 60 m3/m2/d• Velocidad de sedimentación 1 a 2,5 m/h• Período de retención entre 1,5 a 2,5

horas• Profundidad de 2a 3,5 m

Tipos de Sedimentadores

Circulares:• El agua entra por el centro del decantador y es

recogida en toda la periferia del mismo.• Diámetros de 3.0 a 60.0 mts. • La salida habitual del agua es a través de un

vertedero triangular, la evacuación de los fangos es por la parte central.

Rectangulares:• La alimentación es generalmente por uno de los

lados más estrechos, saliendo el agua por el lado opuesto, también a través de un vertedero triangular.

• También la acumulación de fangos puede ser por gravedad o por rasquetas.

• Para evitar arrastre de partículas, se recomiendan velocidades horizontales (VH), menores de 0.55 cm/s.

• La extracción de flotantes se realiza por tubos acanalados giratorios.

Tipos de SedimentaciónTipos de Sedimentación

Sedimentadores lamelares

Flotación

• Se basa en el comportamiento natural de las partículas menos densas que el agua

• Es adecuado para una serie de tipos de residuos ej. separación de aceites/agua

• La eficiencia puede ser mejorada inyectando aire en el líquido. El tamaño de las burbujas de aire varia de acuerdo con el tipo de residuo

Flotación directa

Flotación con recirculación

Coagulación y floculación• Estabilidad de partículas coloidales

– Efectos de carga– Solvatación

• Desarrollo de la carga– Adsorción preferente– Ionización– Sustitución isomorfa

• Mecanismos de desestabilización– Compresión de la doble capa– Adsorción para neutralizar la carga– Inmersión dentro de un precipitado– Adsorción y enlace de puente interpartícula

Coagulación y floculación• Coagulantes

– Alúmina– Hidróxido cálcico– Sulfato ferroso

(+ Hidróxido cálcico)

– Cloruro férrico

• Velocidad de agregación de coloides depende de:– Velocidad de colisiones entre partículas– Eficacia de las colisiones

• Contactos debidos a:– Movimiento Browniano (Floculación pericinética)– Movimiento del fluido (Floculación ortocinética)– Sedimentación de partículas

• Floculantes– Silice activada– Polielectrolitos

• Anionicos• Catiónicos• No iónicos

Floculador de pantallas de flujo horizontal.

Tratamiento fisico-químico (ejemplo)

Precipitación Floculación Sedimentación

Cámara de floculación Cuenca de sedimentaciónTanque de mezcla rápida

Sustancias químicas precipitadoras / Agentes de floculación / Corriente de líquido entrate

Corriente de líquido saliente

Procesos químicos

• Cambian las propiedades químicas de los residuos

• Utilizan una sustancia química para tratar químicos

• Necesitan datos sobre la composición y la reactividad

• Requieren personal calificado para:•evaluar la composición del residuo•supervisar la reacción química •comprobar los resultados de la reacción

• Las opciones incluyen:•Reducción y oxidación•Neutralización•Precipitación

Tanque Imhoff

• Los tanques Imhoff, son los asi denominados en honor de Karl Imhoff (1876 – 1965), ingeniero alemán especializado en aguas, que concibió un tipo de tanque de doble función -recepción y procesamiento- para aguas residuales.

Tanque Imhoff

El tanque imhoff típico es de forma rectangular y se divide en tres compartimientos:

• a) Cámara de sedimentación.• b) Cámara de digestión de lodos.• c) Área de ventilación y cámara de

natas.

• Son tanques de sedimentación primaria en los cuales se incorpora la digestión de lodos (parte inferior)

• Carga superficial 1m3/m2/h• Periodo de retención nominal ,5 a 2,5 horas.