aguas residuales café [modo de compatibilidad] uga/documentos... · por los microorganismos en el...

Ministerio de Fomento, Industria y ComercioPrograma de Apoyo a la Mejora del Clima de

Negocios e Inversiones en NicaraguaDCI‐ALA/2007/019‐011

REPÚBLICA DE NICARAGUA UNIÓN EUROPEA

DCI‐ALA/2007/019‐011

T ll d C óTaller de Capacitación

Sistema de Aguas Residuales para el Sector Café

Con el apoyo del Programa de Apoyo a la Mejora del Clima de Negocios e Inversiones en Nicaragua (PRAMECLIN)

Taller de Capacitación

Si t d A R id l l S t C féSistema de Aguas Residuales para el Sector Café

Impartido por el Centro de Producción más Limpia de Nicaragua

Con el apoyo del Programa de Apoyo a la Mejora del Clima de Negocios e Inversiones en Nicaragua (PRAMECLIN)

La presente publicación ha sido elaborada con la asistencia de la Unión Europea. El contenido de la misma es responsabilidad exclusiva del Centro de Producción más Limpia de Nicaragua y en ningún caso debe considerarse responsabilidad exclusiva del Centro de Producción más Limpia de Nicaragua y en ningún caso debe considerarse

que refleje los puntos de vista de la Unión Europea.

CURSO-TALLERTRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL

Tema 1. Generación y características de Aguas Residuales

• Introducción general sobre la problemática ambiental

• Principales constituyentes de aguas residuales

C t í ti fí i í i á t d lid d D t 33 95• Características físico-químicas y parámetros de calidad. Decreto 33-95.

• Medición del caudal

Octubre, 2010

Ing. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 33

1 C bi Cli áti Gl b l

PROBLEMAS AMBIENTALES EXISTENTES

1. Cambio Climático Global

2. Destrucción de la Capa de Ozono

3 Acidificación de la Biosfera3. Acidificación de la Biosfera

4. Generación de Tóxicos y Desechos

PeligrososPeligrosos

5. Contaminación del suelo

6. Contaminación Atmosférica

7. Contaminación del Agua


COMPOSICION PORCENTUAL DEL AGUA

EN LA TIERRA

0 74%2.24%

0.74%0.02%

97% Agua del mar

Agua de los polos

Agua de lagos y riosAgua de lagos y rios

Agua subterranea


AGUA natural o de la red


AGUA contaminada (residual)

AGUA RESIDUAL: Aquella que procede de haber utilizado un agua natural o de la red, en un uso determinado. Las A.R. cuando se desaguan se denominan VERTIDOS


g

CONTAMINACIÓN DEL AGUA

CONTAMINACION DEL AGUA DULCE

Agua superficial

Agua subterránea

ES CAUSADA POR LA DESCARGA EN RIOS, LAGOS ARROYOS Y

superficial subterránea

ES CAUSADA POR LOS

VERTEDEROS LAGOS, ARROYOS Y EMBALSES DE

DESECHOS LÍQUIDOS Y SÓLIDOS NO TRATADOS O

VERTEDEROS TERRESTRES DE

DESECHOS;

USO DE TRATADOS O TRATADOS

INADECUADAMENTE

GRANDES CANTIDADES DE AGROQUÍMICOS


CICLO DE AGUA-destino de los contaminantes


¿COMO PROTEGER EL AMBIENTE?

Tecnologías al final Tecnologías de tubo preventivas

Plantas de tratamiento de id l

Producción mas limpiaagua residual

Manejo adecuado de desechos sólidos (basura)

Manejo de bio-sólidos (lodos)


¿COMO PROTEGER EL AMBIENTE?

Tecnologías al final del Tecnologías preventivastubo


PRINCIPALES CONTAMINANTES EN EL AGUA

Agua residual

Agua Sólidos

InorgánicosOrgánicos

C fé i d 1300 i difCafé contiene mas de 1300 sustancias diferentes:4-5% de minerales

Grasas aceitesProteínasAzucares


Caracterización de la materia orgánica en el agua residualagua residual

PO3 NH2H

CC

C CC C

OHOOH

HH H

CHONS

PRINCIPALES CONTAMINANTES EN EL AGUA RESIDUAL DE BENEFICIO HUMEDO

Estructura del grano de café

1- Epicarpio o cáscara1- Epicarpio o cáscara2- Mesocarpio o mucílago3- Endocarpio o pergamino4 E d lí l4- Espermodermo o película plateada5- Endospermo o grano limpiop g p



Distribución Porcentual de las EstructurasPrincipales del Café en cereza (base seca)p ( )

Pulpa 26-28%Pulpa 26 28%Cascarilla 10-12%Mucílago 13-05%Fruto de Café 51-55%



CONTENIDO DE LA PULPA DE CAFÉCONTENIDO DE LA PULPA DE CAFÉ__________________________________________

Compuesto Base seca (%)__________________________________________Taninos 1,80-8,56Sustancias pécticas totales 6,5Azúcares 14,4Cafeína 1,3Ácido clorogénico 2,6Ácido clorogénico 2,6Ácido cafeico total 1,6



COMPOSICIÓN QUÍMICA (%) DEL MUCÍLAGO DEL ÉFRUTO DEL CAFÉ

Sustancias pécticas totales 35,8Azúcares totales medios 45 8Azúcares totales medios 45,8Celulosa/cenisa 18,2

Los azucares son muy apetecidos por las bacterias acidas, coliformes, hongos y levadura



Sustancias NoSustancias orgánicasBiodegradable

No biodegradable

Tóxicas

I tMicroorganismosSustrato

Inertes


Características de las aguas residuales

CARACTERÍSTICAS

DE AGUA RESIDUAL

Físicas Químicas Biológicass cas Qu cas g

Ing. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak1919


Físicas

1. Contenido de sólidos

2. Olor

3. Color

4 Turbiedad4. Turbiedad

5. Temperatura


CLASIFICACION DE CONTAMINANTES SÓLIDOS

Sólidos Totales

Disueltos Suspendidos TotalesColoidales

SedimentablesNo-

SedimentablesSedimentables Sedimentables


Sólidos disueltos

Solución incolora de azúcar

Solución de color rojo de permanganato de potasio

Proceso de disolución


Sólidos suspendidosp

Se observa la turbiedad!


Características de las aguas residualesFísicasFísicas

El olor puede ser definido como el conjunto de sensacionespercibidas por el olfato al captar ciertas sustanciasvolátiles. El procedimiento normalmente utilizado es el de ir diluyendoel agua e examinar hasta que no presente ningún olor perceptible. Elresultado se da como un número que expresa el límite de percepciónd l l d l dil ió d l tibl D bid ldel olor, y corresponde a la dilución que da olor perceptible. Debido alcarácter subjetivo de la medida, es recomendable que la medida larealicen al menos dos personas distintas, comparando la percepcióncon la de un agua desodorizado Debe evitarse como es lógico encon la de un agua desodorizado. Debe evitarse, como es lógico, entodo lo posible, la presencia de otros olores en el ambiente.

El de un agua residual fresca es en general inofensivo, pero una granEl de un agua residual fresca es en general inofensivo, pero una granvariedad de compuestos malolientes son liberados cuando se producedegradación biológica bajo condiciones anaerobias de las aguasresiduales.


Características de las aguas residualesFísicas

Color de un agua puede clasificarse enverdadera o real cuando se debe sólo a lasverdadera o real cuando se debe sólo a lassustancias que tiene en solución, y aparentecuando su color es debido a las sustanciasque tiene en suspensión Los colores real yque tiene en suspensión. Los colores real yaparente son casi idénticos en el agua claray en aguas de escasa turbidez.La coloración de un agua se compara con laLa coloración de un agua se compara con lade soluciones de referencia deplatino−cobalto en tubos colorimétricos, obien con discos de vidrio coloreadosbien con discos de vidrio coloreadoscalibrados según los patrones mencionados.

CIEMA-UNI- U$4.00



Turbiedad:La turbidez de un agua se debe a la presencia de materias en suspensión. Finamente divididas, como arcillas, limos, partículas de sílice, materias inorgánicas... La determinación de la turbidez tienen un gran interés como parámetro de control en aguas contaminadas y

id l S d l l l l b t iresiduales. Se puede evaluar en el campo o en el laboratorio.

La turbiedad es una medida de las propiedades de dispersión de la luz de las aguas; el material suspendido presente impide laluz de las aguas; el material suspendido presente impide la transmisión de la luz, puesto que la absorbe o dispersa.

CIEMA-UNI- U$2.00



Turbiedad:La turbidez de un agua se debe a la presencia de materias en suspensión. Finamente divididas, como arcillas, limos, partículas de sílice, materias inorgánicas...

La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de turbidez, o Nefelometric Turbidity Unit (NTU).



Temperatura:

Es un parámetro muy importante en la calidad del agua, ya que regula la velocidad los procesos de la degradación química y biológica también es responsable por la cantidad de gasesbiológica, también es responsable por la cantidad de gases presentes en el agua.

Se mide con un termómetro.

CIEMA-UNI- U$1.00


Características de las aguas residualesQuímicas:

Principalmente las determinan el contenido de materia orgánica e inorgánica y los gases presentes

Materia orgánica: Materia inorgánica:

DBO pH

DQO M t l di ltDQO Metales disueltos COT Azufre

Aceites y grasas Nitrógeno utrie

ntes

SAAM Fósforo

Gases: Compuestos tóxicos

Nu

O2, CO2, N2, CH4,

H2S, NH3



DBO5: Demanda Biológica de OxigenoQuímicas:

DBO5: Demanda Biológica de OxigenoLa DBO es una medida del oxigeno que usan los microorganismos para descomponer el agua residual. Si hay una gran cantidad de d h á i l t bié h b á h b t idesechos orgánicos en el agua, también habrá muchas bacterias presentes trabajando para descomponer este desecho. En este caso la demanda de oxigeno será alta, así que el nivel de la DBO será alta. Conforme el desecho es consumido o dispersado en el agua losConforme el desecho es consumido o dispersado en el agua, los niveles de la DBO empezarán a bajar.

MO + O2 + microorganismos ⇒ CO2 + H2O

CIEMA-UNI- U$15.00

Determinación de la DBO5

La medición de la DBO se basa en dos principios:

1) Determinar el oxigeno que ha sido consumido porólos microorganismos en el agua ó

2) Determinar la depresión (disminución de la presiónd l i l i t ldel oxigeno en el aire que se encuentra en elrecipiente por encima de la muestra de aguaresidual


1) Para determinar el oxigeno que ha sido consumido por los microorganismos en el agua (método depor los microorganismos en el agua (método de

Winkler

Incubadora DBO


2) Para determinar la2) Para determinar ladepresión (disminuciónde la presión deloxigeno en el aire queoxigeno en el aire quese encuentra en elrecipiente por encima dela muestra de aguaresidual se utiliza labotella respirométrica:botella respirométrica:


a)

c)

b)

Diferentes diseños de las botellas de los respirómetrosrespirómetros


Cambio de la DBO5 en l tiel tiempo:

1er día 150 mg/ l2° día 220 mg/ l3er día 240 mg/ l 4° día 250 mg/ l4 día 250 mg/ l 5° día 260 mg/ l


Datos experimentales


El grado de variación aceptable en la medición de laEl grado de variación aceptable en la medición de laDBO en publicaciones tan prestigiosas como“Estándar método de análisis de aguas y aguasresiduales” llega hasta 25% El parámetro de la DBOresiduales” llega hasta 25%. El parámetro de la DBOpor su laboriosidad, operatividad y naturaleza es elmas difícil de medir


Químicas:

DQO: Demanda Química de OxigenoLa DQO es una estimación de las materias oxidables presentes en elLa DQO es una estimación de las materias oxidables presentes en el agua, cualquiera que sea su origen, orgánico o mineral.

COT: Carbono Orgánico TotalEs otro método para medir la materia orgánica presente en el agua, es indicado para pequeñas concentraciones de esta.

CIEMA-UNI- U$15.00 (DQO)

DETERMINACIÓN DE LA DQO DE AGUA

2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C -----> 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O + 3CO2

Los químicos pueden adicionarse manualmente o por medio de viales comerciales. La digestión dura 2 horas.

EspectrofotómetroBloque digestor

Caracterización de la materia orgánica en el agua residual

Químicas:

Aceites y grasas: crean muchos problemas en latécnica de depuración de aguas residuales, en lasrejillas causan obstrucción, en los decantadoresej as causa obst ucc ó , e os deca tado esforman una capa superficial que dificulta lasedimentación al atraer hacia la superficie pequeñaspartículas de materia orgánica; dificultan la aireaciónpartículas de materia orgánica; dificultan la aireacióncorrecta en la depuración en los sistemas de lodosactivados.

CIEMA-UNI- U$15.00


Químicas:

pH:Es la concentración de ion hidrogeno, es un parámetro de calidad degran importancia para el agua residual. El intervalo de concentracionesadecuado para desarrollo de la mayor parte de la vida biológica esbastante estrecho y critico, de 6.5-8.

El agua residual con valores de pH fuera de este rango presentandificultades de tratamiento con procesos biológicos, ya que se afectala viabilidad de los microorganismosla viabilidad de los microorganismos .

CIEMA-UNI- U$2.00


Químicas:

Metales disueltos: pueden ser metales pesados u otros que suprocedencia depende del tipo de la industria. Su presencia no es típicaen las aguas de las lecherasen las aguas de las lecheras.


Químicas:Nitrógeno y Fósforo:

Tienen un papel fundamental en el deterioro de las masas acuáticas.Su presencia en las aguas residuales es debida a los detergentes yfertilizantes principalmentefertilizantes, principalmente.

El nitrógeno orgánico también es aportado a las aguas residuales através de las excretas humanastravés de las excretas humanas.

En aguas de lecheras el nitrógeno proviene de las proteínas.

CIEMA-UNI- U$8.00 (Nitrógeno)

U$9.00 (Fósforo)


Biológicas:

Se caracterizan por la presencia de microorganismos patógenos y organismos indicadores

Organismo Descripción

Bacterias Organismos procarióticos unicelulares. Aerobios y anaerobios.

Hongos Organismos eucarióticos multicelulares, fotosintéticos y heterotróficos. Son estrictos aerobios.

Protozoos Son móviles, de tamaño microscópico, generalmente unicelulares. Se alimentan de bacterias.

Rotíferos Son animales aeróbicos. Su presencia en el efluente indica un proceso de purificación biológica aerobia muy eficiente.proceso de purificación biológica aerobia muy eficiente.

Algas Eucarióticas, autotróficas y fotosintéticas. Son importantes en tratamientos biológicos por la producción de O2

Virus Son parásitos unicelulares.


CIEMA-UNI- U$30.00

Impactos que ocasionan los contaminantes del agua residual

Contaminante Parámetro Impacto que ocasionaSólidos

suspendidosSólidos

suspendidos Cuando los residuos no tratados son volcados en el ambiente acuático, esto conllevan al desarrollo de depósitos de barro (lodo) lo que provoca condicionesp p

totales, SSTdepósitos de barro (lodo), lo que provoca condiciones anaerobias

Compuestos orgánicos

biodegradables

DBODQO

Compuesta principalmente de proteínas, carbohidratos y grasas, por lo general, se mide en términos de DBO y DQO.Al t l bi t i t t i tg Al encontrarse en el ambiente sin tratarse previamente, su estabilización biológica puede llevar al consumo delOxígeno natural y al desarrollo de condiciones sépticas.

Nitrógeno Nitrógeno y fósforo junto con el carbono son nutrientes

Nutrientes

NitrógenoFósforo

Nitrógeno y fósforo, junto con el carbono son nutrientes esenciales para la vida acuática. La presencia de estos provoca el desarrollo de una vida acuática no deseable (excesivo crecimiento de algas, lo que conlleva a reducción de la biodiversidad acuática debido areducción de la biodiversidad acuática debido a disminución de la concentración del oxigeno y problemas tóxicos).También pueden contaminarse las aguas subterraneas.


Impactos que ocasionan los contaminantes del agua residual

Contaminante Parámetro Impacto que ocasionaCompuestos

orgánicos refractarios

PesticidasDetergentesOt

Estos compuestos orgánicos resisten al tratamiento convencional (detergentes, fenoles, pesticidas,

t d i f t t )refractarios Otros preservantes, desinfectantes)

Metales pesados

Elementos específicos:Cr, Cu, Cd, Hg,

Los metales pesados normalmente provienen de las industrias y comercios. Su presencia tiene importancia mayor cuando el agua residual o lodos están en miras de

Ni, Pb, etc.y g

re-usoSólidos

Inorgánicos disueltos

Elementos específicos:Cloruro, Na, Al

Los sólidos inorgánicos disueltos tienen relevante importancia cuando el agua residual es usada en la agricultura. La producción de granos, de proteína en acuacultura (pescado, Cloruro, Na, Al p g p (pplantas acuáticas) puede reducirse

Contaminantes importantes

SHA(sustancia

hormonales

Compuestos orgánicos e inorgánicos seleccionado en función de su conocimiento o sospecha de carcinogenicidad, mutanogenicidad o elevada toxicidad. Muchos de estos hormonales

activas) contaminantes se encuentran en agua residual

Micro-organismos Patógenos

Coliformes fecales

Huevos de

Transmiten enfermedades infecciosas en el agua residual. Es especialmente importante cuanto el agua tratada se pretende usar en agricultura


g Huevos de helminto

tratada se pretende usar en agricultura

CONCIENCIA PÚBLICA Y ACCIÓNEn Nicaragua

DECRETO No.33-95DISPOSICIONES PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACION PROVENIENTES DE LASCONTAMINACION PROVENIENTES DE LAS

DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS, INDUSTRIALES Y AGRPECUARIAS

(14 de Junio del 1995)(14 de Junio del 1995)

Establece las concentraciones permisibles de losEstablece las concentraciones permisibles de loscontaminantes en el agua residual para descargarlas a lasredes de alcantarillado sanitario y directamente acuerpos receptores.


p p

NORMAS DE CALIDAD DE AGUA RESIDUAL DEL BENEFICIO DE CAFE

Parámetros Rangos y limites

Art.38

máximos permisiblespH 6.5‐9

Sólidos sedimentables Totales mg/l 1 0Sólidos sedimentables Totales, mg/l 1.0

Sólidos suspendidos totales, mg/l 150

DBO mg/l 120DBO, mg/l 120

DQO, mg/l 200

Materia flotante mg/l AusenteMateria flotante, mg/l Ausente

Grasas y aceites, mg/l 10


Cálculo de las cargas de los contaminantescontaminantes

[ ][ ] eQconcentL ∗= .Donde,

L es la carga másica del contaminante en kg/día[ t ] l t ió d l t i t l fl t[concent.] es la concentración del contaminante en el efluenteQe es el caudal del efluente en m3/día

Pl t d t t i tPlanta de tratamientoAfluente Efluente

Caracterización del agua residual de un Beneficio de café

Parámetros

Rangos y Límites Máximos

Permisibles

Despulpado Lavado

Agua del Salida del filt Afluente Efluente dePermisibles Agua del

despulpado filtro hidrostático

Afluente a la pila

Efluente de la pila

pH 6.5 – 9 5.32 5.25 4.30 3.98DQO, mg/L 200 32096 36785 14305 11660DBO5, mg/L 120 17500 24334 5973 4634N- Kjeldahl, mg/L Ausente 360.3 435.4 245 232.4Fosfatos totales,

/LAusente 45.33 59.1 24.32 25.20mg/L

SólidosSuspendidos, mg/L 150 2760 3923 5810 4042

Sólidos 1 00 3 0 5 0 0Sedimentables, mg/L 1.00 3 0.5 0 0

Grasas y aceites,mg/L

10 18 15 27.6 12.2

Caudal, m3/d Ausente 162.25 209.03Caudal, m /d Ausente 162.25 209.03

FUENTES DE AGUA RESIDUAL

1. AGUA RESIDUAL DOMESTICA: casas de habitación, delcomercio, instituciones y edificios públicos.

El agua residual se expresa en L/ cap. día y se asume como fracción de 70-80% del consumo especifico de agua

El ifi d l il t 60 350 L/ díEl consumo especifico del agua oscila entre 60 y 350 L/cap.día

2 AGUA PLUVIAL: recolectada en canales y causes (abiertos y2. AGUA PLUVIAL: recolectada en canales y causes (abiertos y cerrados)

3. AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL: generada como resultado de uso de agua en el proceso productivo. Muy especifica en su composición.


FLUCTUACIÓN DEL CAUDAL DE AGUA RESIDUALAGUA RESIDUAL

200

120

140

160

180m

edio

40

60

80

100

120

auda

l, %

del

pro

m

-20

0

20

40

0 5 10 15 20 25

Tiempo horas

Ca

Tiempo, horas

Area pequeña Area mediana Area grande


MEDICIÓN DE CAUDALES

1. Métodos volumétricosLa forma más sencilla de calcular los caudales pequeños es la medición directa del tiempo

que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. La corriente se desvía hacia q pun canal o cañería que descarga en un recipiente adecuado y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cronómetro. Para los caudales de más de 4 l/s, es adecuado un recipiente de 10 litros de capacidad que se llenará en 2½ segundos. Para caudales mayores, un recipiente de 200 litros puede servir para corrientes de hasta 50 y , p p pl/s. El tiempo que se tarda en llenarlo se medirá con precisión, especialmente cuando sea de sólo unos pocos segundos. La variación entre diversas mediciones efectuadas sucesivamente dará una indicación de la precisión de los resultados.


2 Mét d fi i / l id d2. Método superficie/velocidad

Este método depende de la medición de la velocidad media de la corriente y del área d l ió t l d l l l lá d ti d l fó lde la sección transversal del canal, calculándose a partir de la fórmula:

Q = A x V

Q d l ³/ ( 3/h ó l/ d l i t )Q es caudal, m³/s (m3/h ó l/s, cuando la corriente es menor)A es área de la sección transversal, m2

V es velocidad media de la corriente, m/s

Ej lEjemplo

¿Como mediremos la velocidad?

MEDICIÓN DE VELOCIDADPARA CALCULAR LOS CAUDALES

1 Medir el tiempo que tarda un objeto flotante en1. Medir el tiempo que tarda un objeto flotante en recorrer, corriente abajo, una distancia conocida.

2. Canal Parshall2. Canal Parshall


2. Canal Parshall (estándar)

Las estructuras de tipo canal se denominan aforadores

Se describe técnicamentecomo un canal Venturi o deonda estacionaria.onda estacionaria.El aforador está constituidopor una sección deconvergencia con un pisonivelado, una garganta con un

i di t h ipiso en pendiente hacia aguasabajo y una sección dedivergencia con un piso enpendiente hacia aguas arriba.Gracias a ello el caudalCon un flujo libre el nivel del agua en la salida no es lo avanza a una velocidad críticaa través de la garganta y conuna onda estacionaria en lasección de divergencia.

Con un flujo libre el nivel del agua en la salida no es lobastante elevado como para afectar el caudal a travésde la garganta y, en consecuencia, el caudal esproporcional al nivel medido en el punto especificadoen la sección de convergencia

3. Vertedero de aforo

La relación del nivel del aguaaguas abajo (Hb) con el nivelaguas arriba (Ha) se conoce comoel grado de sumersión; unaventaja del canal de aforo Parshalles que no requiere correcciónalguna hasta un 70% desumersión.

Existen manuales conExisten manuales condimensiones determinadas paraconstruir los Parshall. Parafabricar los canales de aforoParshall se han utilizado muyParshall se han utilizado muydiversos materiales. Se puedenprefabricar a partir de láminas demetal o madera o se puedenconstruir sobre el terreno conconstruir sobre el terreno conladrillo y argamasa utilizando unarmazón de metal prefabricadopara garantizar medicionesexactas

Dimensión A = 2/3 (W/2 + 4)Para estos límites de ancho de garganta las dimensiones siguientes son constantes:E = 3-0, F = 2-0, g = 3-0, K = 3 pulgadas, N = 9 pulgadas, X = 2 pulgadas, Y = 3 pulgadas

exactas.

3. Parshall

Canaletas Parshall

Ha, mm Caudal, l/s

3. Vertedero de aforo Parshall

30

40

50

3.3

5.2

7.3

60

70

80

90

9.6

12.1

14.9

17 890

100

110

120

17.8

20.9

24.1

27.5

Tabla de aforo para el Parshall de ancho de garganta de 12’’

130

140

150

31.3

34.8

38.6

160

170

180

190

42.6

46.7

51.0

55 4190 55.4

CURSO-TALLER

Tema 2. Procesos utilizados en el tratamiento de agua id l

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL

residual

Sub-temas:

1. Procesos y operaciones unitarias físicas2. Procesos químicos de tratamiento2. Procesos químicos de tratamiento3. Procesos bioquímicos utilizados en el tratamiento

de agua residual. Requerimientos bioquímicos para un proceso eficientepara un proceso eficiente.

4. Clasificación de tratamiento en tipos.


CLASIFICACION DE LOS PROCESOS

Los procesos utilizados en el tratamiento de agua residual se puede clasificar en 3 grandesresidual se puede clasificar en 3 grandes grupos:

1. Operaciones unitarias físicas

2 Procesos unitarios químicos2. Procesos unitarios químicos

3. Procesos bioquímicas

OPERACIONES UNITARIAS FÍSICAS

Estos eran los primeros procesos utilizados en eltratamiento de aguas residuales utilizan las leyes de la física comotratamiento de aguas residuales, utilizan las leyes de la física comoprincipio de operación. Hoy en día se presentan en casi todas lossistemas de tratamiento de agua residual. Los principales procesosde esta clase son:

• Tamizado • Aireación

• Mezcla y floculación • Filtración• Mezcla y floculación • Filtración

• Sedimentación • Flotación

• Homogenización


Tamizado

Los elementos separadores pueden estar constituidos por barras, alambres oos e e e tos sepa ado es puede esta co st tu dos po ba as, a a b es ovarillas paralelas, rejillas, telas metálicas o placas perforadas, y las aberturaspueden ser de cualquier forma, aunque normalmente suelen ser ranurasrectangulares u orificios circulares.

Los elementos formados por varillas o barras paralelas reciben el nombre de rejasde barrotes. El término tamiz se circunscribe al uso de placas perforadas y mallasmetálicas de sección cuneiforme.

La función que desempeñan las rejas y tamices se conoce con el nombre dedesbaste, y el material separado en esta operación recibe el nombre de basuras oresiduos de desbaste. Según el método de limpieza que se emplee, los tamices yrejas pueden ser de limpieza manual o automática. Generalmente, las rejas tienenj p p , jaberturas (separación entre las barras) superiores a 15 mm, mientras que lostamices tienen orificios de tamaño inferior a este valor.

OPERACIONES UNITARIAS FÍSICASTamizado (continuación)

Rejas. En los procesos de tratamiento del agua residual, las rejas se utilizan paraproteger bombas, válvulas, conducciones y otros elementos contra los posiblesproteger bombas, válvulas, conducciones y otros elementos contra los posiblesdaños y obturaciones provocados por la presencia de trapos y de objetos de grantamaño. Las plantas de tratamiento de aguas industriales pueden no precisar lainstalación de rejas, dependiendo de las características de los residuos.

Los tamices se utilizan para remover el material suspendido mas fino.

Perfil de rejillas de barras a) manual y b) mecánica

OPERACIONES UNITARIAS FÍSICASTamizado ( i ió )(continuación)

Rejilla de barras mediana de limpieza manual


Tamizado (continuación)Tamizado (continuación)

Rejilla de barras pequeña de limpieza manualj p q p


Tamizado (continuación)Tamizado (continuación)

Tamiz (criba) de tamborTamiz (criba) de tambor

OPERACIONES UNITARIAS FÍSICASTamizado (continuación)

Criba de tambor para la remoción de sólidos flotantes en la cervecería Nacional de Nicaragua


Mezcla

El mezclado es una operación unitaria de gran importancia enEl mezclado es una operación unitaria de gran importancia en muchas fases del tratamiento de aguas residuales, entre las que podemos citar:

• Mezcla completa de una sustancia con otra (adición de cal)• Mezcla de suspensiones líquidas y líquidos miscibles • Floculación • Transferencia de calor


Mezcla (continuación)

El mezclado se consigue como consecuencia de las turbulenciasEl mezclado se consigue como consecuencia de las turbulenciasque se crean en el régimen de flujo. En los mezcladoresestáticos, las turbulencias se producen de la disipación deenergía mientras que en los mezcladores mecánicos lasenergía, mientras que en los mezcladores mecánicos lasturbulencias se consiguen aportando la energía con impulsoresgiratorios como las paletas, hélices y turbinas.

El mezclado neumático comprende la inyección de gases, queconstituye un factor importante en el diseño de los canales deaireación del tratamiento biológico del agua residual. Un canalcon pantallas deflectoras es un tipo de mezclador estático quese emplea en el proceso de floculación.


Mezcla y floculación (continuación)

L i d d lLos agitadores de paletas seemplean como elementos defloculación cuando debenañadirse al agua residual o aañadirse al agua residual, o alos fangos, coagulantescomo el sulfato férrico o dealuminio o adyuvantes a laaluminio, o adyuvantes a lacoagulación como los poli-electrolitos y la cal.


Sedimentación

La sedimentación consiste en la separación, por la acciónLa sedimentación consiste en la separación, por la acciónde la gravedad, de las partículas suspendidas, cuyo pesoespecífico es mayor que el del agua. Es una de lasoperaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento del id l L té i di t iólas aguas residuales. Los términos sedimentación ydecantación se utilizan indistintamente.

Esta operación se emplea para la eliminación de arenas,p p p ,de la materia en suspensión en flóculos biológicos en losdecantadores secundarios, en los procesos de fangoactivado, tanques de decantación primaria, de losflóculos químicos cuando se emplea la coagulaciónflóculos químicos cuando se emplea la coagulaciónquímica, y para la concentración de sólidos en losespesadores de fango.


Sedimentación

C I h ff di ió d SólidCono Imhoff – medición de Sólidos Sedimentables (SSed.)


Sedimentación (continuación)

Un Clarificador gravitacional, es el método más económicopara remover sólidos de los líquidos, debido a que lagravedad es una fuente de energía natural y es gratis.g g y g

Un clarificador simple provee una zona no turbulenta, dondea los sólidos suspendidos en el líquido se les da el tiemposuficiente para que precipiten al fondo.


Sedimentación (continuación)

Clarificador convencional circular


Sedimentación mejorada

Los Clarificadores de PlacasInclinadas de ACS, sonunidades compactas con unaárea de sedimentación demenos del 25% del espaciorequerido por clarificadoresconvencionales, en ellos sepermite a los sólidos quereposen en las placas y sereposen en las placas y seresbalen al fondo.

Clarificador tipo Lamella


Sedimentación mejorada (continuación)

Clarificador tipo LamellaClarificador tipo Lamella

ente

Afluente Eflu

e

Platos de sedimentación

Salida de lodo

Deposito de lodo

sedimentación inclinados

lodode lodo


Aireación

Aireación es la transferencia de gases, fenómeno mediante el cual el gas de una fase pasa a la otra, normalmente de la fase gaseosa a la líquida. Es un componente esencial de gran número de los procesos de tratamiento del agua residual.


Aireación

En el campo del tratamiento del agua residual, la aplicación mású l t f i d í l t t i t bi ló i d lcomún es la transferencia de oxígeno en el tratamiento biológico del

agua residual. Este proceso es necesario dada la reducida solubilidaddel oxígeno, por lo que la cantidad de oxígeno que penetra en el aguade manera natural a través de la interfase aire-superficie del líquido nop qes suficiente para satisfacer la demanda de oxígeno del tratamientoaerobio.


Aireación

Para alcanzar los objetivos dedesinfección se transfiere cloroen forma gaseosa a unadisolución en agua.Es frecuente añadir oxígeno alEs frecuente añadir oxígeno alefluente tratado después de lacloración (post-aireación). Uno delos procesos de eliminación delos procesos de eliminación delos compuestos del nitrógenoconsiste en la conversión delnitrógeno en amoníaco y lanitrógeno en amoníaco y laposterior transferencia delamoníaco en forma gaseosa delagua al aire.


Filtración

Filtración es un proceso donde el flujo de liquido se hace pasarpor un medio poroso que permitirá que el liquido atraviesedi h t i l i t l tí l ddicho material, mientras las partículas mas grandes seacumularan en la entrada


FiltraciónFiltración

Filtro para agua claraagua clara

FiltroFiltro biológico de agua residual


Flotación

La flotación es una operación unitaria que se emplea para laseparación de partículas sólidas de una fase líquida o líquidos dediferente densidad. El aceite siendo un liquido mas denso que elagua flota en la superficie del agua

Aceite

Agua


Flotación

La separación de sólidos finos se consigue introduciendo finasburbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida. Las burbujasse adhieren a las partículas, y la fuerza ascensional quep y qexperimenta el conjunto partícula-burbuja de aire hace que subanhasta la superficie del líquido. De esta forma, es posible hacerascender a la superficie partículas cuya densidad es mayor que ladel líquido, además de favorecer la ascensión de las partículascuya densidad es inferior, como el caso del aceite en el agua.


Flotación (continuación)

En el tratamiento de aguas residuales, la flotación se emplea parala eliminación de la materia suspendida y para la concentración delos fangos biológicos. La principal ventaja del proceso de flotaciónfrente al de sedimentación consiste en que permite eliminar mejor

ti l tí l ñ liy en menos tiempo las partículas pequeñas o ligeras, cuyadeposición es lenta. Una vez las partículas se hallan en superficie,pueden recogerse mediante un rascado superficial.

Esquema de Flotación por Aire Disuelto

DAF


Homogenización de caudales

La homogenización consiste simplemente en amortiguar lasLa homogenización consiste simplemente en amortiguar lasvariaciones del caudal, con el objeto de conseguir un caudalconstante o casi constante.

Esta técnica puede aplicarse en situaciones diversas,dependiendo de las características de la empresa deproducción. Las principales aplicaciones están concebidaspara la homogenización de:

• Caudal muy fluctuante durante al jornada laboral

• Caudales combinados con aguas pluviales y aguasresiduales sanitarias

PROCESOS QUÍMICOS UNITARIOS

Procesos químicos unitarios son los procesos empleados enProcesos químicos unitarios son los procesos empleados enel tratamiento de las aguas residuales en los que seproducen las transformaciones mediante reaccionesquímicas.

Con el fin de alcanzar los objetivos de tratamiento del aguaresidual, los procesos químicos unitarios se llevan a cabo en

bi ió l i fí i it icombinación con las operaciones físicas unitarias .


Procesos químicos unitarios mas comúnmente sados sonusados son:

Oxidación NeutralizaciónOxidación Neutralización

Precipitación química Desinfección

Coagulación Intercambio iónico


Oxidación

La reacción de oxidación consiste en destruir la materiaorgánica compleja en mas sencilla, por adicionamientode agentes oxidantes como oxigeno, ozono,permanganato de potasio


Agentes oxidantes:

Oxidación Oxigeno, Ozono, otros

H O

Compuesto orgánico complejo, contaminante

CO

H2O

CO2

Compuesto orgánico sencillo, no peligroso


Precipitación química

La precipitación química en el tratamiento de las aguasresiduales lleva consigo la adición de productos químicos conla finalidad de alterar el estado físico de los sólidos disueltos yen suspensión, y facilitar su eliminación por sedimentación.

Precipitado

Solución



E l l lt ió ñ l li i ióEn algunos casos, la alteración es pequeña, y la eliminación selogra al quedar atrapados dentro de un precipitado voluminosoconstituido, principalmente, por el propio coagulante.

La consecuencia de la adición de productos químicos es elincremento neto en los constituyentes disueltos del aguaresidual.



Los procesos químicos, junto con algunas de lasoperaciones físicas unitarias, se han desarrollado paraproporcionar:

1) Un tratamiento primario de las aguas residuales notratadas eliminando sólidos suspendidos

2) La eliminación del fósforo por precipitación química

3) Eliminación de metales pesados3) Eliminación de metales pesados

4) Espesamiento de lodos



El grado de purificación resultante depende tanto de laid d d d í i ñ d d l i lcantidad de productos químicos que se añade como del nivel

de control de los procesos.

Mediante precipitación química es posible conseguirMediante precipitación química, es posible conseguirefluentes clarificados básicamente libres de materia ensuspensión o en estado coloidal.


Precipitación química permite:

Parámetro Remoción%

SST 70 - 90SST 70 - 90 DBO5 50 - 65 DQO 55 - 75 Nitrógeno 50 Fósforo 50 - 85 Coliformes fecales 99.9

Huevos de helmintos casi completa


Precipitación química: Coagulación / floculación

L tí l l d l t l i lé t iLas partículas en el agua cruda suelen tener la misma carga eléctricay esto limita la formación de partículas grandes con buenascualidades de sedimentación.

La coagulación consiste, básicamente, en la neutralización de lascargas eléctricas de las partículas, permitiendo la formación departículas mayores (flóculos) en un proceso de floculación,partículas mayores (flóculos) en un proceso de floculación,mejorando así su sedimentación.

A parte de los coagulantes se utilizan los mejoradores de floculación,son poli electrólitos de cadena larga que son capaces de "capturar"partículas pequeñas formando partículas mayores.



Los químicos mas usados en el tratamiento de agua residualson:

•Cal

•Sulfato ferroso

•Sulfato férrico

Cl fé i•Cloruro férrico

•Sulfato de aluminio (alúmina)


Precipitación química:C l ió / fl l ióCoagulación / floculación

En la mayor parte de loslcasos, las cargas

eléctricas de laspartículas en las aguasgresiduales comunes(municipales) sonnegativasnegativas.


Neutralización:

Consiste en controlar el pHpadicionando el acido o la basesegún la necesidad del pH final.

El acido y la base se neutralizan!


Desinfección:

La desinfección consiste en la destrucción selectiva de losorganismos que causan enfermedades. No todos los organismos sedestruyen durante el proceso punto en el que radica la principaldestruyen durante el proceso, punto en el que radica la principaldiferencia entre la desinfección y la esterilización, proceso queconduce a la destrucción de la totalidad de los organismos.

En el campo de las aguas residuales, las tres categorías deorganismos entéricos de origen humano de mayoresconsecuencias en la producción de enfermedades son laspbacterias, los virus y los quistes amibianos.


DesinfecciónDesinfección:

Las enfermedades bacterianastí i t itid ltípicas transmitidas por el aguason: el tifus, el cólera, elparatifus y la disentería bacilar,mientras que las enfermedadesmientras que las enfermedadescausadas por los virusincluyen, la poliomielitis y lahepatitis infecciosahepatitis infecciosa.


Desinfección:

L d i f t t á i t l d t í iLos desinfectantes más corrientes son los productos químicosoxidantes, de los cuales el cloro es el más universalmenteempleado, aunque también se ha utilizado, para la desinfección delagua residual el bromo y el yodoagua residual, el bromo y el yodo.

El ozono es un desinfectante muy eficaz cuyo uso va en aumento, apesar de que no deja una concentración residual que permitapesar de que no deja una concentración residual que permitavalorar su presencia después del tratamiento.

El agua muy ácida o muy alcalina también se ha empleado para ladestrucción de bacterias patógenas, ya que el agua con pH inferiora 3 o superior a 11 es relativamente tóxica para la mayoría de lasbacterias.


CON RAYOS ULTRA VIOLETAS

Desinfección:

CON RAYOS ULTRA VIOLETAS

La desinfección de aguas de abastecimiento basada en laradiación emitida por fuentes de rayos ultravioletas (UV) se haradiación emitida por fuentes de rayos ultravioletas (UV) se haempleado en contadas ocasiones desde principios de siglo.Aunque su primer uso se centraba en la desinfección de aguasde suministro de alta calidad, recientemente se hade su s o de a a ca dad, ec e e e e se aexperimentado un renovado interés en la aplicación de estatécnica de cara a la desinfección de aguas residuales y lodosdeshidratados.

Se ha podido comprobar que una correcta dosificación de rayosultravioletas es un eficaz bactericida y virucida, además de no

t ib i l f ió d t tó icontribuir a la formación de compuestos tóxicos.


Desinfección con rayos ultra violetas :

Naves de secado solar del lodo municipal, Managua

PROCESOS BIOLÓGICOS

PROCESOS BIOLÓGICOS UNITARIOSPROCESOS BIOLÓGICOS UNITARIOS

S l ét d d t t i t l l ió d lSon los métodos de tratamiento en los que la remoción de loscontaminantes se lleva a cabo por la actividad biológica de losmicroorganismos.

La remoción de la materia orgánica biodegradable tanto coloidalcomo disuelta por acción biológica, constituye la principalaplicación de este tipo de procesos.aplicación de este tipo de procesos.


PROCESOS BIOLÓGICOS UNITARIOS

Los procesos biológicos en el agua residual, gracias a la acción de una variedad de los microorganismos, son:

• La eliminación del material orgánico carbonoso disuelto.

• La eliminación de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo.

• La coagulación y eliminación de los sólidos coloidales no sedimentables.

• La estabilización de la materia orgánica.


PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS

Los microorganismos se utilizan para convertir la materia orgánicacarbonosa coloidal y disuelta en diferentes gases y tejido celular.

Dado que el tejido celular tiene un peso específico ligeramentesuperior al del agua, se puede eliminar por decantación.


PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS

Los microorganismos pueden requerir el oxigeno para su metabolismoy en este caso el proceso biológico será aerobio;

Sin embargo, para otros microorganismos el oxigeno es tóxico y ellosnecesitan un ambiente anaerobio.

P t b li l i i it á li tPara su metabolismo los microorganismos necesitarán alimento(sustrato) básico (carbónico) y nutrientes (Fósforo y Nitrógeno)

PROCESO BIOLÓGICO aerobio

+Material orgánico complejo (agua

+

cruda)

(sustrato) DBO ó DQO

OxigenoMicroorganis

O2

DQOmos

aerobios

Energía

Mater. Orgánico sencillo

+++

G ANuevos microorganismos Gas CO2

Agua

PROCESO BIOLÓGICO anaerobio

Material orgánico

(sustrato) DBO ó+

(sustrato) DBO ó DQOOxigenoMicroorganis

+ O2

gmos

anaerobiosMater. Orgánico sencillo

+++Energía

G GNuevos microorganismos Gas CO2

Gas Metano


CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS

Curva de crecimiento microbiano



Puede desarrollarse en el cultivo suspendido, donde estos “flotan” en un estado libre ó

En el crecimiento adherido, donde los microorganismos forman una especie de bio película que se adjunta a un material deuna especie de bio-película que se adjunta a un material de relleno


Entrada de afluente

..

...

..

Cultivo suspendido


Cultivo adherido



Las bio-películas se definen comoLas bio películas se definen comocomunidades de microorganismosque crecen embebidos en una matrizde exopolisacáridos y adheridos auna superficie inerte o a un tejidovivo.Representan la forma más habituald i i d l b i lde crecimiento de las bacterias en lanaturaleza.Bajo condiciones ambientalesadecuadas todos losadecuadas todos losmicroorganismos son capaces deformar biopelículas.



Moho sobre la piedra



Bio-películas vistas en i i l t ó imicroscopio electrónico


Reactor de crecimiento bacteriano discontinuo

( l l t )Reactor de crecimiento

bacteriano continuo

(mezcla completa)

Clasificación de Tipos y Niveles yde Tratamiento

El objetivo de los diferentes tipos y niveles de tratamientoen general es, reducir la carga de contaminantes delvertido (o agua residual) y convertirlo en inocuo para elvertido (o agua residual) y convertirlo en inocuo para elmedio ambiente y la salud humana.

Ti d t t i tTipos de tratamiento:

Se pueden clasificar en físicos químicos y biológicosSe pueden clasificar en físicos, químicos y biológicos


CLASIFICACIOIN DE TIPOS DE TRATAMIENTO

Operación Aplicación Equipo

FÍSICOS:

Tamizado grueso Remover sólidos gruesos, trapos y otros desechos

Rejillas

Tamizado fino Remover partículas pequeñas Mallas, CribasTami ado fino Remover partículas pequeñas Mallas, Cribas

Homogenización (estabilización de flujo)

Almacenar el efluente

temporalmente

Tanque de estabilizaciónp

Mezclado Mezclado de químicos con las aguas residuales

Mezclador

Floculación Adición de floculantes para FloculadorFloculación Adición de floculantes para remover sólidos suspendidos

Floculador

Sedimentación Remover sólidos sedimentables Clarificadores S di t dSedimentadores


FÍSICOS (continuación):

Operación Aplicación Equipo

Flotación Remover sólidos suspendidos no sedimentables y Grasas

DAF

D dno sedimentables y Grasas Desengrasadores

Filtración Remover sólidos suspendidos, coloides y hasta

Filtros

Sistemas de microorganismos membranas

Absorción/Adsorción Remover gases disueltos, amoniaco

Torres empacadas


QUÍMICOS:Operación Aplicación

Oxidación Remoción de componentes orgánicos corrientes

Remover sustancias orgánicas refractarias

Remoción de grasa y otros. Remoción de amonio

Coagulación Desestabilización de partículas para formar agregados de mayor peso por floculación

Desinfección Adición de cloro, compuestos de cloro, bromo y ozono para eliminar p y pmicroorganismos. Control de olores

Neutralización Control de pH

Precipitación Remover fósforo. Remoción de metales pesados

Intercambio Remoción selectita de compuestosiónico

p

Tipos y Niveles de TratamientoBIOLOGICOS

Tipo Nombre común Uso

BIOLOGICOS:

p

Procesos aerobios

Cultivo suspendido Lodos activados Remoción de DBO, nitrificación

Digestores aerobios Estabilización, remoción DBO

Crecimiento adherido

Filtros de goteo

Contactores biológicos (d )

Remoción de DBO, nitrificación

(discos rotatorios)

Procesos anaerobios/anóxicos

Cultivo suspendido Sistemas de desnitrificación DesnitrificaciónCultivo suspendidoDigestores anaerobios Estabilización

Crecimiento dh id

Reactor anaerobio de flujo ascendiente (RAFA)

Remoción de DBO, estabilización , desnitrificación


adherido ( ) ,

Manto de lodo Reactor anaerobio de flujo ascendente UASB

Remoción de DBO

Tipos y Niveles de Tratamiento

BIOLOGICOS (continuación):

Tipo Nombre común Uso

LagunasAerobias Laguna aerobia Remoción de DBO

De maduración Laguna de maduración Remoción de DBO, nitrificación

Facultativas Laguna facultativas Remoción de DBOFacultativas Laguna facultativas Remoción de DBO

Anaerobias Laguna anaerobias Remoción de DBO, estabilización


Tipos y Niveles de Tratamiento

Los niveles de tratamiento se agrupan según los diferentesgrados de eficiencia alcanzados en la remoción de losgrados de eficiencia alcanzados en la remoción de loscontaminantes existente en los líquidos residuales. Estosniveles se conocen usualmente como:

•Pretratamiento

•Tratamiento Primario

•Tratamiento Secundario•Tratamiento Secundario

•Tratamientos Terciarios avanzados


CURSO TALLERCURSO-TALLER


Tema 3. Tecnologías desarrolladas para el tratamiento d A R id lde Aguas Residuales

Sub-temas:

1. Clasificación de niveles de tratamientos

2 Tratamiento preliminar y primario2.Tratamiento preliminar y primario


LOS PRINCIPALES OBJETIVOS

DEL TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL SON:

Protección del Recurso Acuático de

1. Alto contenido de Sólidos Suspendidos

2. Alta carga de Materia Orgánica y consecuentemente bajo nivel de Oxígenobajo nivel de Oxígeno

3. Alto contenido de nutrientes (como N y P) que provocan eutroficación

4. Carga de las sustancias peligrosas no-biodegradables

5. Contaminación de (micro)-organismos patógenos


CON EL FIN DE:

Establecer y mantener saludable el Medio acuático para la flora y fauna

Garantizar a la humanidad el uso de recurso acuático para diferentes propósitos (abastecimiento de agua,

ió ió i i ió )recreación, pesca, navegación, irrigación)

Prevenir las enfermedades que se transmiten por Prevenir las enfermedades que se transmiten por agua


Niveles de Tratamiento

Los niveles de tratamiento se agrupan según los diferentesgrados de eficiencia alcanzados en la remoción de losgrados de eficiencia alcanzados en la remoción de loscontaminantes existente en los líquidos residuales. Estosniveles se conocen usualmente como:

•Pretratamiento

•Tratamiento Primario

•Tratamiento Secundario•Tratamiento Secundario

•Tratamientos Terciarios avanzados



Pretratamiento

Se trata de un tratamiento previo, diseñado para removerpartículas grandes, tales como plásticos, pelos, papeles,etc., ya sea que floten a se sedimenten, antes de quelleguen a las unidades de tratamiento posteriores. Aquí seemplean mayoritariamente rejillas o tamices.p y j



Tratamiento Primario

Se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión, sobrenadante ymateria inorgánica. En este nivel se hace sedimentar los materiales suspendidos,usando tratamientos físicos o fisicoquímicos. También se utiliza la flotación.

En algunos casos el tratamiento se hace, dejando simplemente, las aguasresiduales un tiempo en grandes tanques o, en el caso de los tratamientosprimarios mejorados, añadiendo al agua contenida en estos grandes tanques,

i í i l h á á id fi l di iósustancias químicas quelantes que hacen más rápida y eficaz la sedimentación.

También se incluyen en estos tratamientos la neutralización del pH y la eliminaciónde contaminantes volátiles como el amoníaco (desorción). Las operaciones quede contaminantes volátiles como el amoníaco (desorción). Las operaciones queincluye son el desaceitado y desengrase, la sedimentación primaria, la filtración,neutralización y la desorción.


Niveles de TratamientoT t i t S d iTratamiento Secundario

Se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando los procesosbiológicos naturales. En esta fase del tratamiento se eliminan las partículascoloidales y similares Puede incluir procesos biológicos y químicos El tipo decoloidales y similares. Puede incluir procesos biológicos y químicos. El tipo detratamiento más empleado es el biológico, en el que se facilita que bacteriasdigieran la materia orgánica que llevan las aguas. Este proceso se suele hacerllevando el efluente que sale del tratamiento primario a tanques en los que semezcla con agua cargada de microorganismos.

En el caso de los procesos aeróbicos, estos tanques tienen sistemas de burbujeo oagitación que garantizan condiciones aerobias para el crecimiento de losagitación que garantizan condiciones aerobias para el crecimiento de losmicroorganismos.En el caso de procesos anaerobios, la agitación y un posible calentamiento esrequiero, sin acceso de oxigeno.

Posteriormente se conduce este líquido a tanques cilíndricos, con sección en formade tronco de cono, en los que se realiza la decantación de los lodos. Separados loslodos, el agua que sale contiene muchas menos impurezas.


lodos, el agua que sale contiene muchas menos impurezas.


Tratamientos Avanzados o Terciarios

La etapa terciaria es necesaria cuando el agua va a ser reutilizada; eliminaun 99% de los sólidos y además se emplean varios procesos químicospara garantizar que el agua esté tan libre de impurezas como sea posible.

Se emplean tipos de tratamiento físicos y químicos con los que seconsigue limpiar las aguas de contaminantes concretos: fósforo, nitrógeno,minerales metales pesados virus compuestos orgánicos etc Estosminerales, metales pesados, virus, compuestos orgánicos, etc. Estostratamientos son más costosos que los anteriores y se usa para purificardesechos de algunas industrias, o en las zonas con escasez de agua quenecesitan purificarla para volverla a usar como potable, o en zonasp p p ,declaradas sensibles (con peligro de eutrofización) en las que los vertidosdeben ser bajos en nitrógeno y fósforo, etc.


Resumen de niveles de tratamiento:

i i d i t i iprimario, secundario y terciario

Tratamiento Tratamiento Tratamiento Tratamiento Tratamiento terciarioTratamiento terciariopreliminar/primariopreliminar/primario secundariosecundario

Calidad mínimaCalidad mínima Calidad MediaCalidad Media Calidad altaCalidad alta

• Cribado• Cribado •• Remoción biológica de Remoción biológica de •• Remoción biológica de Remoción biológica de

• Sedimentación • Sedimentación (remoción de arenillas, (remoción de arenillas, remoción de material remoción de material suspendido)suspendido)

materia orgánica materia orgánica carbonácea:carbonácea:

‐‐en presencia de oxígenoen presencia de oxígeno

d íd í

nutrientesnutrientes

•• Filtración finaFiltración fina

•• Precipitación química Precipitación química llsuspendido) suspendido)

• Flotación (separación • Flotación (separación del aceite, remoción de del aceite, remoción de material suspendido material suspendido

‐‐en ausencia de oxígenoen ausencia de oxígeno

•• Precipitación químicaPrecipitación química

•• Oxidación Oxidación

selectivaselectiva

•• AdsorciónAdsorción

• Intercambio iónico• Intercambio iónicoate a suspe d doate a suspe d do

fino)fino) • Coagulación• Coagulación • Electrodiálisis• Electrodiálisis

• Desinfección• Desinfección


Costo relativo del tratamiento de agua residual versus el grado de remoción de contaminantes

Costos regionales,

Terciario

gU$/m3

Mí i 0 16

Primario

SecundarioMínimo 0.16

Máximo 1.15

Intermedio 0 71

Remoción, %

PreliminarIntermedio 0.71

DBO

SST

N total

30

60

15

50 -70

80-90

25

>95

>95

>80

90-95

90-95

40


F total 15 75 >9090

ESQUEMA DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUALGU S U

Separación Afluente Sedimentación

primariaCribado Desarenado

Separación de grasas

primaria

Basura AreniscaLodo primario

Grasas

Tratamiento

Tratamiento secundario

biológico

Sedimentación secundaria

nto terciario

Efluente tratado

biológico

Lodo secundariod i i


Lodo secundarioLodo terciario

TRATAMIENTO PRELIMINAR

1. CRIBADO/TAMIZADO

2. DESARENADO

3. TRAMPAS DE GRASAS

Rejillas

Remoción de grasaDesarenador


g


1 Cribado/Tamiz1.Cribado/Tamizado

Rejilla de barras en la planta de tratamiento



CribasCribas

Sirven para eliminar partículas contaminantes suspendidas gruesas (papeles, bolsas plásticas, todo tipo

d b fl t t )de basura flotante)El rol del cribado es proteger equipos de daños físicos, aumentar la eficiencia de remoción de los contaminantes y evitar el atascamiento de


ylos equipos posteriores


2. Desarenado

Se aplica para eliminar partículas contaminantes de naturaleza inorgánica: arenas, areniscas, grava todo tipo de escoria que esta mas pesadagrava, todo tipo de escoria que esta mas pesada que material orgánico y por lo tanto precipita con mayor rapidez

El papel del desarenado es proteger equipos de daños físicos abrasivos evitar la deposición de materiales pesados en laabrasivos, evitar la deposición de materiales pesados en la tubería, canales y conductos, reducir la frecuencia de limpieza de los equipos de tratamiento secundario por acumulación de material inerte


material inerte.


Para lograr la precipitación de las partículas mas pesadas se debe garantizar:se debe garantizar:

1. Velocidad horizontal del flujo de agua, vh, a 0.3 j g hm/s

2. Crear las condiciones de turbulencia(hidráulicamente, mecánicamente o por(hidráulicamente, mecánicamente o poraireación para prevenir la sedimentación de laspartículas orgánicas)

3 Proporcionar suficiente tiempo para que las3. Proporcionar suficiente tiempo para que laspartículas de arenisca se sedimentan con unavelocidad de precipitación, vs


TRATAMIENTO PRIMARIO

SEDIMENTACION (Desarenador y Tanque de sedimentación

Zona de

sedimentación

primaria (clarificador)) d

e da

Zona de sedimentación

e sa

lida

D

VhVs

Vh

Zona

entr

a

Zona de lodo

Zona

des

Vs

Esquema de sedimentación de partículas discretas en un tanque ideal


La velocidad de sedimentación, vs es igual a Q/A, o sea que la profundidad del desarenador no afecta la eficiencia de la remoción de

arenisca sino el AREA del sistemaarenisca sino el AREA del sistema

v es llamada “CARGA SUPERFICIAL”vs es llamada CARGA SUPERFICIAL

Si i l 30 40 3/ 2 h t t d l tí l dSi vs es igual a 30-40 m3/m2.h, esto asegura que todas las partículas de arenisca del Ø>0.2 mm precipite según la ley de Newton



Para llevar a cabo el proceso de desarenación sePara llevar a cabo el proceso de desarenación se utilizan diferentes estructuras y mecanismos:

• flujo horizontal (canales abiertos)

• flujo helicoidal (desarenadores de aire)



vh = Q/WD <0.30m/s

vs = <40 m/h (0.011m/s)

Entonces,

L = (vh / vs).D = 0.30/0.011D = 27.3D

Desarenador tipo “Canal abierto”

El principal problema de los desarenadores es

la fluctuación del caudal, ya que esta afecta directamente vh y vs


Si t lti l


Sistema multicanal

Arena

Perfil del desarenador rectangular de doble canal

by-pass

drenaje

Perfil de un desarenador con by-pass


y p


Sistema multicanal (continuación)

Plano del desarenador rectangular de dos canales

Q2

Desarendor de forma parabólica

Q1


Desarendor de forma parabólica


3.Trampas de Grasas y Aceites

Se aplica para retener las grasas por enfriamiento yflotación, y los aceites por flotación.

El problema de remoción de aceites y grasas se agrava recientemente debido al (1) aumento en el numero de productos de cocina que contienen grasas y aceites y (2) a la existencia de aceites solubles a temperaturas relativamente bajas, lo cual dificulta su remoción.

Para conseguir que la flotación sea efectiva es necesario que el tanque separador retenga el agua a tratar por un periodo de tiempo adecuado (mínimo 30 min)



Perfil de la Unidad de Remoción de Grasas y Aceites disponibles en el mercado



Agua después Agua después del tratamiento preliminar

Sedimentación primaria

Agua pre-tratada continua al tratamiento secundario

•Basura flotante

A•Arenas

•Aceite y grasas

Lodo primario

(básicamente sedimentos orgánicos)



El d di t ió i i ti bj ti l

SEDIMENTACION PRIMARIA

El proceso de sedimentación primaria tiene por objetivo remover lamateria orgánica suspendida de las aguas residuales a tratar y deesta manera reducir la carga contaminante para la siguiente etapa:tratamiento biológico.

Sedimentador primario “casero”



FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE LAREMOCION DE LOS SÓLIDOS:

1. Velocidad de la sedimentación (la carga superficial), vs

2. Tiempo de retención hidráulica, t

Normalmente para el agua residual domestica la vs debe ser en el rango de

p ,

3. Concertación de los TSS en el caudal

1 –2.5 m/h, mientras que el tiempo de retención puede oscilar entre 1-2 horas.



TIPOS DE TANQUES PARA SEDIMENTACION PRIMARIA

1.Según la forma: rectangulares y circulares

2 Según la dirección de flujo de agua: verticales y horizontales2.Según la dirección de flujo de agua: verticales y horizontales

3.Tanques tipo Imhoff

La mayoría de los tanques tienen el fondo plano y utilizan el flujo horizontal de agua residual, son muy confiables en operación y proporcionan alta remoción d TSS T d it l i l t l l dde TSS. Todos necesitan el mecanismo para recolectar y evacuar el lodo que se forma en el fondo.



Tanque de sedimentación primaria rectangular pequeño



Tanque de sedimentación primaria rectangular



TANQUES DE SEDIMENTACION PRIMARIA (TSP)(TSP)

CIRCULARES

El alto de la pared: 2-3 m

La pendiente del fondo del tanque: 8-10%

La pendiente en la parte de deposición de lodo: 60°

El diámetro: hasta 20 m



Perfil de un tanque de sedimentación primaria circular

Detalle de la entrada de agua



Tanque de sedimentación con el detalle de reboso de aguag



Tanque Circular dede Sedimentación Primaria


TRATAMIENTO PRIMARIOTRATAMIENTO PRIMARIO

TANQUES DE SEDIMENTACION PRIMARIA (TSP)

IMHOFFIMHOFF

Tienen doble función: sedimentación del material suspendido ydi tió d l tí l di t ddigestión de las partículas sedimentadas.

Fueron desarrollados en Alemania con el objetivo de simplificar elFueron desarrollados en Alemania con el objetivo de simplificar eldiseño de una planta de tratamiento (en un equipo se dan las dosoperaciones)



Tanque Imhoff posee dos compartimientos: superior para realizar lasedimentación y la acumulación de los lodos mientras en el inferiorsedimentación y la acumulación de los lodos, mientras en el inferiorse da digestión y almacenamiento de lodo.

La altura de tanque: hasta 10 m

La pendiente del compartimiento superior: 60°

No se construyen en las áreas donde es suelo no es suficientemente estable o el nivel freático alto.



Tanque Imhoff



Perfil Tanque Imhoff



Plano del tanque Imhoff


Plano del tanque Imhoff


Tanque Imhoff de la planta de tratamiento El Viejo, NicaraguaNicaragua



Tanque Imhoff de la PTAR del hospital de Estelí



La remoción de BOD y TSS en por ciento como función del tiempo de retencióntiempo de retención

Ti d ió hIng. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 169169

Tiempo de retención, horas

CURSO-TALLERTRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL

Tema 3. Tecnologías desarrolladas para el tratamiento de Aguas Residuales

Subtema: Tratamiento biológico secundario


TRATAMIENTO SECUNDARIO

EL OBJETIVO DE ESTABILIZAR LA MATERIA ORGANICA DISUELTA Y COLOIDAL PUEDE SER ALCANZADO POR MEDIO DISUELTA Y COLOIDAL PUEDE SER ALCANZADO POR MEDIO

DE:

ÓTRATAMIENTO BIOLÓGICO Y TRATAMIENTO QUĺMICO



Tratamiento SECUNDARIO es el nivel mas fundamental en eltratamiento biológico y comprende:

1.La conversión de la materia orgánica carbónica disuelta y en estado coloidal endiferentes gases y tejidos celulares

2. La formación de copos biológicos compuestos de materia celular y de loscoloides orgánicos presentes en el agua residual

3. La subsiguiente remoción de dichos copos por medio de sedimentación porgravedad

Si el tejido celular producido no se retira por precipitación, este ejercerá una DBOen las aguas residuales y el tratamiento será incompleto.


TRATAMIENTO SECUNDARIOTRATAMIENTO SECUNDARIO

Tipo aerobio ó Anaeróbico

Clarificador secundario Biomasa/lodo



AERÓBIO ANAERÓBIO

SE PUEDE DISTINGUIR DOS TIPOS DE TRATAMIENTO

AERÓBIO

• Filtros percoladores

ANAERÓBIO

• Filtros anaerobiosp

• Lodos activados

• Lagunas aerobias

Filtros anaerobios

•Laguna anaerobia

•Digestores anaeróbicos• Sistemas biológicos de contacto rotatorio

• Humedales artificiales

g

• Humedales artificiales


CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE DE REMOCIÓN DE CONTAMINANTES

finalinicial

ióC tiónConcentraciónConcentrac

moción−

=Re% X 100inicialiónConcentrac

%Remoción de DBO = 100 x (Conc. inicial-Conc. final)/(Conc. inicial)



TRATAMIENTO AEROBIO

Esquema del tratamiento en el Filtro Percoladorq



TRATAMIENTO AEROBIO

Filtro percolador

(bio torre ó lecho bacteriano)(bio-torre ó lecho bacteriano)

Fueron desarrollados en Inglaterra a finales del siglo 19.

Usualmente son de forma circular y consisten en un lecho del medio altamente permeable rodeado por una pared. El agua residual pre-sedimentada se vierte uniformemente sobre el lecho del filtrose vierte uniformemente sobre el lecho del filtro con la ayuda de los distribuidores rotativos. El agua atraviesa toda la altura del material permeable hasta llegar al fondo perforado donde

l d El i l d ll des recolectada. El material de relleno puede ser roca quebrada, piedras volcánicas e incluso material plástico.



Esquema del Filtro percolador



Filtro percolador de Managua



La parte superior del filtro



b) Material natural, roca quebrada

Tipos de medio de relleno en un Filtro Percolador

Ing. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 181181a) Material plástico


Ti d di d ll FiltTipos de medio de relleno en un Filtro Percolador

a) Material plástico



Filtro percolador en la planta de tratamiento de


hospital de Estelí


Filtro percolador circular de la planta de tratamiento de aguas residuales municipales en San Salvador



Filtro percolador circular pequeño



Filtro percolador rectangular



Detalle del canal de distribución del afluente en el filtro percolador rectangular


percolador rectangular


Ventajas y desventajas de filtros percoladores

Ventajas Ventajas DesventajasDesventajas

Baja demanda de energía eléctricaBaja demanda de energía eléctrica No garantiza 100% de remoción en elNo garantiza 100% de remoción en el

Ventajas y desventajas de filtros percoladores

Baja demanda de energía eléctricaBaja demanda de energía eléctrica No garantiza 100% de remoción en el No garantiza 100% de remoción en el efluente (BOD<10)efluente (BOD<10)

Baja la producción de los lodosBaja la producción de los lodos Baja remoción de N y P (no cumple con Baja remoción de N y P (no cumple con las normas europeas)las normas europeas)las normas europeas)las normas europeas)

Simple en operaciónSimple en operación El proceso poco flexible, difícil de El proceso poco flexible, difícil de controlarcontrolar

Bajo costo de inversiónBajo costo de inversión Su funcionamientoSu funcionamiento eses seriamenteseriamenteBajo costo de inversiónBajo costo de inversión Su funcionamientoSu funcionamiento es es seriamente seriamente afectado por la temperaturaafectado por la temperatura

Bajos costos de mantenimientoBajos costos de mantenimiento Existe un potencial riesgo de creación de Existe un potencial riesgo de creación de fuente para mosquitos, malos olores, fuente para mosquitos, malos olores, p q , ,p q , ,atascamientoatascamiento

Lodos son fácilmente Lodos son fácilmente deshidratadosdeshidratados



LODOS ACTIVADOS

Cerca del los 1880 en Inglaterra fue observado que la aireaciónCerca del los 1880 en Inglaterra fue observado que la aireaciónartificial de agua domestica reducía considerablemente los malosolores, además se producía una cantidad adicional de los sólidossuspendidos que parecía que participaban en el proceso debiodegradación.

Este fenómeno llevo al desarrollo de los mas usados hoy en díasistemas de tratamiento de aguas residuales: Sistemas de LodosActivados en los cuales el agua residual es intensivamente mezcladacon el oxigeno y microorganismos con el objetivo de acelerar elcon el oxigeno y microorganismos con el objetivo de acelerar elproceso natural de biodegradación de materia orgánica con elpropósito de purificar el agua usada antes de verterla en un receptorde agua natural


de agua natural.


LODOS ACTIVADOSLODOS ACTIVADOS

AGUA A TRATAR TANQUE DE AIREACION

AGUA AGUA TRATADA

HOMOGENIZACIÓN

Sistema de lodos activados



LODOS ACTIVADOSLODOS ACTIVADOS

Esquema de sistema de lodos activados (fangos activados)



LODOS ACTIVADOS

El principal elemento del sistema de lodos activados es el

TANQUE DE AIREACION



LODOS ACTIVADOSLODOS ACTIVADOSProcesos que se desarrollan en un TANQUE DE AIRECION

Agua residual

Contaminantes Lodo

Crecimiento de lodo activado

ado

Contaminantes Lodo

orgánicos + Activado +O2Formación de CO2, H2O, NO3

-, SO4-2,

PO4-3

Agua

tratada

tivad

ore

circ

ula

TSS

Exceso de lodo

Lod

o act

TSS – Tanque de sedimentación secundaria



LODOS ACTIVADOS

Los sistemas de aireaciónLos sistemas de aireación

Los sistemas de aireación que se emplean en las plantas de tratamiento de lodos activadosplantas de tratamiento de lodos activados básicamente se pueden dividir en 3 grupos:

1. Aireación por difusión

2. Aireación mecánica o superficial

3. Aireación por inyección



LODOS ACTIVADOS

Los sistemas de aireación

La selección del sistema de aireación depende de muchosLa selección del sistema de aireación depende de muchos factores:

1. Profundidad del tanque de aireaciónq

2. Necesidad de un diseño de planta compacta

3. Capacidad de la planta de tratamiento.3. Capacidad de la planta de tratamiento.

En general, los sistemas mecánicos y de inyección seEn general, los sistemas mecánicos y de inyección serecomiendan para las plantas de pequeña capacidad, mientrasque la aireación con difusores es aplicada en las plantas demayor capacidad.



LODOS ACTIVADOSLos sistemas de aireación

En la aireación por dif sión:•En la aireación por difusión:

El aire (oxígeno) se pone en contacto con el agua por medio de lasbombas de presión. El aire se libera en el seno del liquido en forma dep qburbujas de diferente tamaño. La eficiencia de la transferencia deloxigeno esta determinada por el tamaño de las burbujas, la cantidaddel aire introducido y la profundidad a la que esta sumergido eldel aire introducido y la profundidad a la que esta sumergido eldifusor en el reactor.

Los difusores tienen forma de platos, discos o tubos y se hacen demateriales muy porosos como cerámica especial, plástico flexible,membranas de resinas. La transferencia del oxigeno oscila entre 10-15 g O2/m3.


LODOS ACTIVADOS


LODOS ACTIVADOSLos sistemas de aireación

Ai ió dif ióIng. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 197197

Aireación por difusión

LODOS ACTIVADOS


Ai ió dif ióIng. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 198198




LODOS ACTIVADOS

Los sistemas de aireaciónLos sistemas de aireación•En la aireación mecánica o superficial:

El aire (oxigeno) se mezcla con el agua por medio del i á li id lplatos rotatorios que están ligeramente sumergidos al

agua.

Existen dos tipos de aireadores mecánicos con el conoExisten dos tipos de aireadores mecánicos, con el conorotatorio vertical y horizontal. Los mas comunes son delos conos verticales. El diámetro de cono llega hasta 4 m.La eficiencia de la oxigenación en los tanques de diámetroLa eficiencia de la oxigenación en los tanques de diámetromayor de 5 m llega a 1.5 – 3 kg O2/kWh.



LODOS ACTIVADOS

Los sistemas

de aireación

Aireado mecánico



Los sistemas

de aireación

Aireador sencillo superficial



Ventajas y desventajas de lodos activados

VentajasVentajas DesventajasDesventajas

1. Tecnología compacta1. Tecnología compacta 1. Lodo formado no es 1. Lodo formado no es granular, sino dispersogranular, sino disperso

2 Tiene gran flexibilidad2 Tiene gran flexibilidad 2 Alto consumo energético2 Alto consumo energético2. Tiene gran flexibilidad 2. Tiene gran flexibilidad operacionaloperacional

2.Alto consumo energético2.Alto consumo energético

3.Alto rendimiento de remoción 3.Alto rendimiento de remoción de los contaminantes de los contaminantes



TRATAMIENTO BIOLÓGICO ANAEROBIO


TRATAMIENTO SECUNDARIOTRATAMIENTO ANAEROBIO

Ventajas Desventajas

1.Bajo consumo energético2.Poca producción de lodo (6-8 veces menos)

1.El tiempo de arranque es más prolongado2.Puede requerir de adición de )

3.Baja demanda de nutrientes4. Producción de metano, una potencial fuente energética

alcalinidad3.Mas difícil alcanzar los requerimientos de calidad de agua tratadapotencial fuente energética

5. Rápido re-establecimiento de biomasa después de periodos sin alimentación

tratada4. Imposible la remoción de nitrógeno y fósforo5.Muy sensibles a las condicionessin alimentación

6. Reducidos volúmenes de reactores

5.Muy sensibles a las condiciones adversas (temperatura, pH, algunas sustancias)6. La producción de malos olores es


posible


TRATAMIENTO ANAEROBIOTRATAMIENTO ANAEROBIO

Existe amplia variedad de digestores anaerobios:

•Reactores Batch (MEZCLA COMPLETA,crecimiento suspendido)

• Reactores de lecho bacteriano suspendido continuo:

(UASB-Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)

•Reactores de crecimiento adherido (con material de relleno)

(RAFA- Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente)

Di t t i• Discos rotatorios



TRATAMIENTO ANAEROBIO

Digestor anaerobio


Digestor anaerobio



El principio El principio de funcionami

t d l ento del reactor UASB




Reactor Reactor UASB



U t óbi d t lt d l ti UASBUn reactor anaeróbico de tasa alta del tipo UASB




Esquema del Filtro de Flujo Ascendente, FAFA




Un RAFA abierto. El Viejo

Ing. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 211211Ing. Larisa KorsakIng. Larisa Korsak 211211



Sistema combinado Fosa séptica + FAFA




Fosa séptica seguida por un FAFA.

La Paz Centro. La Paz Centro.




Filt I h ff Filtro Imhoff seguido de Fosa Séptica.

Sistema de tratamiento de Camoapa.



Discos biológicos rotatorios



SISTEMA DE LAGUNAJE



SISTEMA DE LAGUNAJE

Las lagunas no son mas que excavaciones realizadas enLas lagunas no son mas que excavaciones realizadas enun terreno para el tratamiento de aguas residuales. Lostrabajos de investigación sobre lagunas en la década de1940 permitieron el desarrollo de estos sistemas comopuna alternativa de bajo costo para el tratamiento deaguas residuales.

Las lagunas poseen una profundidad variable, puedenLas lagunas poseen una profundidad variable, puedenser poco profundas o bastante hondas. Las lagunas seclasifican teniendo en cuenta la concentración deoxigeno disuelto (nivel de aerobicidad), y la fuente queg ( ), y qsuministra el oxigeno necesario para la asimilaciónbacterial de compuestos orgánicos presentes en lasaguas residuales.



CLASIFICACION DE LAS LAGUNAS

Clase de lagunaClase de laguna Presencia de oxigenoPresencia de oxigenoClase de lagunaClase de laguna Presencia de oxigenoPresencia de oxigeno

AerobiaAerobia/de /de maduración (0.3maduración (0.3‐‐0.6 m)0.6 m) La fotosíntesis suministra el oxigeno necesario La fotosíntesis suministra el oxigeno necesario para mantener condiciones aerobias en todapara mantener condiciones aerobias en todapara mantener condiciones aerobias en toda para mantener condiciones aerobias en toda la columna de aguala columna de agua

Facultativa (1.5Facultativa (1.5‐‐2.5 m)2.5 m) La zona superficial es aerobia, la zona subLa zona superficial es aerobia, la zona sub‐‐superficial suele ser anóxica o anaerobiasuperficial suele ser anóxica o anaerobiasuperficial suele ser anóxica o anaerobiasuperficial suele ser anóxica o anaerobia

Aireada con mezcla parcial (2Aireada con mezcla parcial (2‐‐6 m)6 m) La aireación superficial produce una zona La aireación superficial produce una zona aerobia que puede alcanzar la totalidad de la aerobia que puede alcanzar la totalidad de la

f did d d l lf did d d l lprofundidad de la lagunaprofundidad de la laguna

Anaerobia (5Anaerobia (5‐‐10 m)10 m) La totalidad de su profundidad es anaerobiaLa totalidad de su profundidad es anaerobia



CLASIFICACION DE LAS LAGUNAS



VENTAJAS Y DESVENTJAS DE LAS LAGUNAS

Ventajas Ventajas DesventajasDesventajasLos bajos costos Los bajos costos Requiere grandes extensiones del terrenoRequiere grandes extensiones del terreno

Requieren mínima capacitación del Requieren mínima capacitación del El efluente posee una gran cantidad de El efluente posee una gran cantidad de q pq ppersonal encargado de su operaciónpersonal encargado de su operación

p gp galgasalgas

La evacuación y disposición de lodos se La evacuación y disposición de lodos se realiza solo en el intervalo de 10 a 20realiza solo en el intervalo de 10 a 20

Las lagunas sin aireación a menudo no Las lagunas sin aireación a menudo no cumplen las normas existentes de calidadcumplen las normas existentes de calidadrealiza solo en el intervalo de 10 a 20 realiza solo en el intervalo de 10 a 20

anosanoscumplen las normas existentes de calidad cumplen las normas existentes de calidad del efluentedel efluenteLas lagunas pueden causar daño a las Las lagunas pueden causar daño a las aguas subterráneas si no están bien aguas subterráneas si no están bien i bili di bili dimpermeabilizadasimpermeabilizadasUna incorrecta operación puede causar Una incorrecta operación puede causar malos oloresmalos olores



Desarrollo de los procesos en las lagunas de estabilización

En las lagunas de estabilización residen varias especies de bacterias, hayEn las lagunas de estabilización residen varias especies de bacterias, hay aerobias, facultativas y anaerobias. Las bacterias descomponen la materia orgánica a elementos mas sencillos, que serán asimilados por las algas. EL PROCESO DE TRATAMIENTO DEPENDE DE LA EFICACIA CON QUE SE ESTABLEZCA LA SIMBIOSIS ALGAS BACTERIASESTABLEZCA LA SIMBIOSIS ALGAS-BACTERIAS



Desarrollo de los procesos en las lagunas de estabilización

Las algas son organismos uni o multicelulares del reino protista, que poseenmecanismos fotosintéticos. La radiación solar es la fuente de energía que utilizan enla síntesis de nuevas células; en el proceso de fotosíntesis las algas conviertencompuestos minerales y orgánicos en materia orgánica y oxigeno.



Río no t i dcontaminado

RíoRío eutroficado



Desarrollo de los procesos en las lagunas de estabilización aerobias

Materia orgánica

Bacterias

Materia orgánica

OXIGENO

Algas

Luz Solar

aerobias

CO2

Amoniaco

Algas



Materia Luz

Desarrollo de los procesos en las lagunas de estabilización facultativas

Materia

orgánica

OXIGENO

Luz Solar

CH N HBacterias aerobias

CO2

Amoniaco

Algas

Bacterias

CH4,N2, H2

CO2

facultativas

Sedimento

B t i bi

Bacterias anaerobias del METANO

Á id

CO2

Bacterias anaerobias y facultativas

Ácidos orgánicos

Amoniaco


LAGUNAS Y LAS MACROFITAS

En el agua, además de las algas, organismos unicelulares que se percibencuando le dan color verde al agua, suelen establecerse las macrófitas.g ,

Las macrófitas son muy variadas que van desde las lentejas de aguahasta el mangle o el ciprés de los pantanos.

Ingresando a una laguna tipo, encontramos primero las plantasmacrófitas emergentes firmemente enraizadas y con su base bajo el aguaen el período húmedo, como el junco y la espadaña. Luego siguen lasmacrófitos de hojas flotantes, este es el espacio típico para nenúfares ylos lirios en un estanque.

El tercer grupo es el de las macrófitas totalmente sumergidasEl tercer grupo es el de las macrófitas totalmente sumergidas.

El fitoplancton también ocupa un lugar importante en el hábitat de unalaguna, es consumido por el zooplancton y éste por los peces, el


equivalente terrestre del fitoplancton es el pasto.


Plantas macrófitas pueden jugar un papel positivo o negativo en el ambiente ambiente acuático

Laguna Alalay, BoliviaContaminado de repollos de agua, macrófitas que Contaminado de repollos de agua, macrófitas que

invadieron el lago de Alalay


MACROFITAS COMO TRATAMIENTO

Las lagunas de macrófitos son lagunas de estabilización deaguas residuales modificadas, con una cobertura de plantasfluctuantes en la superficie del agua. Las plantas pueden serjacinto acuático (Eichornia crassipes), Pistia (Lemnaceae). Laf nción de las plantas es retirar n trientes de los efl entesfunción de las plantas es retirar nutrientes de los efluenteslíquidos y proporcionar un ambiente de calma en que la accióndel viento no cause movimiento en el agua, haciendo que lasedimentación sea ideal El sistema radicular extenso del jacintosedimentación sea ideal. El sistema radicular extenso del jacintotambién sirve como superficie para que se fijen las bacterias,aumentando la remoción de carbono orgánico disuelto y delnitrógeno (nitrificación).nitrógeno (nitrificación).



La acuicultura de peces con base en efluentes líquidos: transforma losnutrientes allí presentes en proteína.

Las algas y macrófitos consumen nutrientes para la producción de materiaorgánica vegetal. Los peces se alimentan de algas o macrófitos para

d i ( t f t í )reproducirse (o sea se transforman en proteína).

Pueden identificarse dos tipos de sistemas.1: los peces crecen directamente en lagunas de efluentes líquidos;1: los peces crecen directamente en lagunas de efluentes líquidos;2: los nutrientes de los efluentes son convertidos primeramente en biomasade macrófitos o de algas, que son cosechadas y llevadas para los viveros delos peces. El segundo sistema tiene la ventaja de poseer menor riesgo delos peces. El segundo sistema tiene la ventaja de poseer menor riesgo deinfectar los peces con organismos patógenos. Viveros de peces mejoran lacalidad del agua por el mismo proceso de las lagunas de estabilización.



Laguna con Pistia enpara tratamiento deefluentes líquidose ue tes qu dosdomésticos yacuicultura depeces; los peces sonalimentados con labiomasa producida apartir de losefluentes líquidos.


HUMEDALES

Humedales son áreas de tierra en que el nivel del agua está a nivel de la superficie del terreno (o arriba de él), por un período del año suficiente para mantener el suelo en condiciones de saturación y crecimiento de la vegetación local.

Humedal natural de jacinto acuático


Humedal natural de jacinto acuático

HUMEDALES

Humedal natural


Humedal natural

HUMEDALES

Los humedales construidos son porciones de terreno específicamentep pproyectados para actuar en la purificación de efluentes líquidos. Haydos tipos de humedales construidos: los de flujo superficial de agua(FWS - Free Water Surface) y aquellos con flujo sub-superficial (SF-Sub-Surface Flow). El nivel de agua, en el primer caso, está en lasuperficie del suelo y, en el segundo esta en el sub-suelo, invisiblepara un observador.


Humedal construido

HUMEDALES

Flujo subterráneo del agua

Flujo superficial de

agua


Humedal construidoagua

HUMEDALES

Filtro de macrófitos


ESQUEMA DE UN HUMEDAL CONSTRUIDOCONSTRUIDO


CURSO-TALLER

PARTE PRACTICA. SISTEMAS DE TRATAMIENTO


PARTE PRACTICA. SISTEMAS DE TRATAMIENTO EXISTENTES UTILIZADOS PARA EL AGUA DE

LAS CAFETELARAS


Carga orgánica de del agua de beneficios

De acuerdos a estudios realizados por ANACAFE en Guatemala 2001, la pulpa, el mucílago y las aguas mieles del café originan una carga orgánica de 16.82 kg de DQO/qq de café oro procesado. g Q qq p

Antes de pensar en un sistema de tratamiento es necesario tomar todas la medidas posibles para reducir la carga orgánica en el proceso.

q 1. Reducción del uso del aguaq 1.1. Recirculación de aguas.q 1.2. Uso de tamices finos.q 1.2. Uso de tamices finos.q 2. Recibo de fruta sin agua.

3. Despulpado en seco El despulpado en seco y transporte sin agua de la pulpa previene 50% de contaminantes en las aguas.

q 4. Transporte de la pulpa sin agua.q 5. Separación y disposición final de la pulpa.q 6. Instalación de plantas de tratamiento de aguas.

Los beneficios ecológicos por pequeños y grandes que sean tienen que diseñarse considerando un bajo consumo de agua, reduciendo de 1,500 o 2 000 litros de agua por qq pergamino seco bajo sistema tradicional ao 2,000 litros de agua por qq pergamino seco bajo sistema tradicional, a 120 -150 litros por qq pergamino. Para la funcionalidad y manejo de aguas miles se deben considerar las siguientes estructuras civiles:

1.Lagunas de oxidación y/o infiltración. Estas dependerán de lascondiciones de suelo, textura y clima de la zona donde se vayan arealizar, estas podrán ser más eficientes en los lugares de altatemperatura baja humedad relativa durante la cosecha y una buena ytemperatura, baja humedad relativa durante la cosecha y una buena yadecuada infiltración del suelo, partiendo al inicio con una altainfiltración pero luego disminuirá por su estado de saturación delsuelo con la ventaja de que el agua se evaporara. Ejemplo, unaj q g p j plaguna de 10x10x2 es suficiente para una producción de 1000 qqpergamino seco por temporada, o hacer dos o tres disminuyendo lasmedidas.

2. Eliminación de sólidos. Este es un sistema de tratamientoquímico, que trata de disminuir o eliminar los sólidos

did l l d l id lsuspendidos y malos olores de las aguas residuales, pormedio de agregados de cal y sales de hierro (cloruros osulfatos), la cal favorece aumentando el pH formando salescàlicas con los compuestos orgánicoscàlicas con los compuestos orgánicos.

Este tratamiento químico tiene que seguir a través de pilasde sedimentación separando la materia orgánica en formade sedimentación, separando la materia orgánica en formade lodos y el agua clarificada, según el monitoreo de sucarga orgánica puede pasar a otro proceso de purificación(lagunajes, humedales o agua para riego de pasto).( g j , g p g p )

3. Sistemas de plantas de tratamientos de aguas residuales (SPTAR).Este sistema podría incorporarse a los beneficios de 500 y 1000 qq decafé por temporada, con un costo mayor que los anteriores perodebido a su alto volumen se requiere de un manejo mas seguro.

Este sistema contempla la recirculación de agua y se compone por:1) Un tanque decantador canales tamizado para eliminar físicamente1) Un tanque decantador, canales tamizado para eliminar físicamente

partículas gruesas como trazas de pulpa, hilachas y restos de hojas ypalos finos. El Tratamiento primario (tamiz y sedimentador) reduceDQO en 30%.

2) Reductor de acidez con hidróxido de calcio al 2´%, pilas defloculación y sedimentación

3) Filtros de arena, cajas desarenadores4) Drenajes con golpeo para provocar aireación, y por ultimo4) Drenajes con golpeo para provocar aireación, y por ultimo5) Lagunas de oxidación con incorporación de plantas verdes con alta

evapotranspiración, como las iridáceas (lirio amarillo, la espadañafina, lechuguilla) ó

6) H d l6) Humedales.

Reducción gradual de la contaminación en Costa Rica La meta es reducción de 80%

PARÁMETRO VALOR LÍMITE

Costa Rica. La meta es reducción de 80%

PARÁMETRO VALOR LÍMITEq DBO 1000 mg/lq DQO 1500 mg/lq DQO 1500 mg/lq PH 5 a 9

SÓLIDOS SEDIMENTABLES 1 l/lq SÓLIDOS SEDIMENTABLES 1 ml/lq MATERIA FLOTANTE Ausente

TEMPERATURA 15°C T 40°Cq TEMPERATURA 15°C<T<40°C

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE UN

BENEFICIO HUMEDO EN COLOMBIA

Sistema modular de tratamiento biológico anaerobio

Recomendado para los beneficios con 5L agua/kg cps.Proporciona mas de 80% de remoción de la DBO, pero senecesita tratamiento terciario para remover nitrógeno.


SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE UN BENEFICIO HUMEDO EN

COLOMBIA

Neutralización con cal

Pila hidrolítica-acidogénica

Digestor de lona

Pila metanogénicasPila metanogénicas

Unidad hibrida UASB + FAFA

Lagunas con marcrófitas o humedales


aguas residuales café [modo de compatibilidad] uga/documentos... · por los microorganismos en el...

Documents