universidad de guayaquilrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/35729/1/mia 026... · 2018-11-13 ·...
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iii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
MAESTRÍA EN INGENIERIA AMBIENTAL
“TRABAJO DE TITULACIÓN EXAMEN COMPLEXIVO”
PARA LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE MAGÍSTER EN
INGENIERIA AMBIENTAL
TEMA:
TRATAMIENTO FÍSICO QUÍMICO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES,
EN TANQUE DE MANTOS SUSPENDIDOS.
AUTOR: QF. LUIS OLMEDO ALLAN GARCIA
TUTOR: Ing. JOSE GUILLERMO CARDENAS, Msc.
GUAYAQUIL – ECUADOR
MAYO 2016
iv
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO: TRATAMIENTO FÍSICO QUÍMICO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES,
EN TANQUE DE MANTOS SUSPENDIDOS.
AUTOR/ES:
QF. LUIS ALLAN
REVISORES:
- ING. VIRGILIO ORDOÑEZ, MSC.
- ING. CARMEN PALACIOS, MSC.
INSTITUCIÓN:
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD:
INGENIERIA AMBIENTAL
PROGRAMA: MAESTRIA EN INGENIERA AMBIENTAL
FECHA DE PULICACIÓN: NO. DE PÁGS: 56
ÁREA TEMÁTICA:
TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL.
PALABRAS CLAVES:
MANTO SUSPENDIDO
EFLUENTE
ARI
RESUMEN:
ESTE PROYECTO DE TESIS CONSISTIÓ EN EL DISEÑO, DIMENSIONAMIENTO,
OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN
UNA PLANTA, QUE SE DEDICA A LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS, PARA
AVES Y CERDOS. ESTE TRATAMIENTO SE REALIZA EN UN TANQUE DE
MANTOS SUSPENDIDOS, LOS PROCESOS ESTÁN INTEGRADOS DE
COAGULACIÓN, FLOCULACIÓN, SEDIMENTACIÓN. LOS PARÁMETROS DE
DISEÑO ESTÁN RELACIONADOS, CON EL TIEMPO DE RETENCIÓN
HIDRÁULICA Y CAUDALES. PARA LA DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL
v
TANQUE DE FLOCULACIÓN Y SEDIMENTACIÓN. LOS PARÁMETROS DE
DISEÑO SE OBTUVIERON DE LA BIBLIOGRAFÍA Y LOS RESULTADOS DE TEST
DE JARRA. EL TEST DE JARRA ES UN MÉTODO EXPERIMENTAL PARA
DETERMINAR LA DOSIS DE LOS REACTIVOS QUÍMICOS, TIEMPOS DE
RETENCIÓN HIDRÁULICA, DIMENSIÓN PARA EL VOLUMEN DEL TANQUE DE
FLOCULACIÓN, SEDIMENTACIÓN. PARA TRATAMIENTO FÍSICO QUÍMICO
DEL EFLUENTE DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL TRATADA, DEBE DE
CUMPLIR LOS PARÁMETROS DE DESCARGA, AL CUERPO RECEPTOR DE
ACUERDO A LA NORMATIVA AMBIENTAL ECUATORIANA.
N° DE REGISTRO(en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:
Nº
DIRECCIÓN URL (tesis en la web)
ADJUNTO URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF: SI NO
CONTACTO CON AUTORES/ES: Teléfono:
0997580889 E-mail:
jose.cardenasm@ug.edu.ec
CONTACTO EN LA
INSTITUCION:
Nombre: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Teléfono: (07) 405-1000
vi
APROBACION DEL TUTOR
En mi calidad de tutor del Programa de Maestría en INGENIERIA AMBIENTAL,
nombrado por el Decano de la Facultad de INGENIERIA QUIMICA, CERTIFICO:
que he analizado el estudio de caso presentada como examen complexivo, como
requisito para optar el grado académico de Magíster en INGENIERIA
AMBIENTAL, titulada: TRATAMIENTO FÍSICO QUÍMICO DE AGUAS
RESIDUALES INDUSTRIALES, EN TANQUE DE MANTOS SUSPENDIDOS. La
cual cumple con los requisitos académicos, científicos y formales que demanda el
reglamento de posgrado
Atentamente
TUTOR: Ing. JOSE GUILLERMO CARDENAS, Msc.
TUTOR
Guayaquil, 9 de mayo del 2016
vii
DEDICATORIA
Esta tesis va dedicada para mi madre,
mi abuelita, mi hija y mis tíos, quienes
fueron las personas que me ayudaron
en el momento que lo requería.
viii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, a mis compañeros de
estudio y a los señores profesores que
estuvieron presentes cuando era
necesario adquirir los conocimientos
para ponerlos en prácticas en la vida
profesional y el desarrollo todo los
proyecto que lo he desarrollado en la
empresa.
ix
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponden
exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE
GUAYAQUIL”
___________________________
FIRMA
ING. LUIS OLMEDO ALLAN GARCIA
x
ABREVIATURAS
ARI: agua residual industrial.
Tanque de manto suspendido: es un tanque integrado en que se realiza un proceso físico
químico del ARI.
Aguas Residuales: agua de composición variada que proviene del uso industrial,
municipal, comercial, incluyendo fraccionamiento que haya sufrido en su descomposición
en su aria de calidad original.
Afluente industrial: vertido de agua residual sin tratamiento a un cuerpo hídrico receptor.
Agua superficiales: agua que fluye o que se almacena en la superficie del terreno.
Agua subterránea: agua del subsuelo que se encuentra en la zona de saturación. (Situado
debajo del nivel friático, donde los espacio abierto se encuentra llenos de agua, compresión
igual o mayor a la atmosfera).
Biosfera: mapa constituido por agua, tierra y una masa de aire en la cual se desarrolla para
los seres vivos.
Coagulación: desestatización de los coloides por neutralización de un electrolítico de
carga opuesta, para formar un floculo.
Floculación: aglomeración de los floculó, para que se pueda asentar con una rapidez
deseada.
Sedimentación: es el asentamiento de los floc. Por diferencia de densidad.
Contaminante: cualquier elemento, sustancia, compuesto, o derivado químico o bilógico,
radiaciones, vibraciones, ruidos, energía o combinación de ellos, que causa u efecto
adverso al agua, suelo, aire, flora y fauna como seres humano a su interceptación o al
ambiente general.
Contaminación: es un proceso en que un ecosistema es alterado por la introducción por
parte del hombre sustancias i/o energía en el ambiente, hasta un grado que perjudica su
salud, atenta contra el sistema ecológico orgánico y vivientes, desterrando la estructura y
característica del medio ambiente, y dificulta el aprovechamiento de los recursos naturales.
Descarga: acción de infiltrar, verter, depositar, inyectar agua residuales, aun cuerpo
receptor o a un alcantarillado de forma intermitente o continua.
Efluente industrial: líquido que proviene, de un proceso de tratamiento de una actividad o
de un proceso productivo.
Cuerpo receptor: descarga de agua residuales tratadas o sin tratamiento.
Disposición final: acción de depositar o confirmar permanentemente residuo en sitios e
instalaciones cuyas características, que permiten prevenir su liberación al ambiente y las
consecuentes afectaciones a la salud de la población y a los ecosistema.
xi
Diagnóstico ambiental: se entiendo cómo la descripción completa de la línea base de los
estudios ambientales referidos en este reglamento.
LMP: límite máximo permisible.
LMP: desconcentración de valor máximo de concentración de elemento (s) o sustancias
(s), en los diferentes componentes del ambiente, determinado atreves de métodos
estándares y reglamentado y con instrumento legales.
Medio ambiente: es un sistema formado por elementos naturales y artificiales que están
interrelacionados y que son modificados por la acción humana. Se trata del entorno que
condiciona la forma de vida de la sociedad y que incluye valores naturales, sociales y
culturales que existen en lugar y momento determinado.
Micrón: millonésima parte de un metro.
Monitoreo: programa de la colección de muestra, efectuar mediciones, realización de
registros y algunas características del ambiente, con el fin de evaluar los efectos
específicos.
Olor ofensivo: olor generado por sustancias o actividades industriales, servicios que
producen molestias, aunque no causen daño o a la salud.
Recursos naturales: se refiere a los recursos agua, aire y suelo.
Reúso: acción de aprovechar un desecho, sin previo tratamiento.
US EPA: United States Environmental Protection Agency – Agencia de Protección
Ambiental de Estados Unidos de América.
xii
CONTENIDO
PORTADA
REPOSITORIO
AGRADECIMIENTO
DEDICATORIA
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 16
1.1 Objeto de Estudio .................................................................................................. 16
1.3 Pregunta científica ................................................................................................ 17
1.4 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................. 18
1.5 Justificación .......................................................................................................... 19
1.6 Objetivos ............................................................................................................... 20
1.7 Premisa .................................................................................................................. 21
1.8 SOLUCIÓN PROPUESTA .................................................................................. 22
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Y METODOLÓGICA ........................ 25
2.1 Marco Teórico ...................................................................................................... 25
2.1.2 Referentes empíricos ..................................................................................... 28
2.2 Marco Metodológico ............................................................................................ 32
2.2.1 Categorías ...................................................................................................... 34
2.2.2 Dimensiones .................................................................................................. 35
2.2.3 Instrumentos .................................................................................................. 35
2.2.4 Unidad de Análisis ........................................................................................ 36
xiii
2.2.5 Gestión de datos ............................................................................................ 36
2.2.6 Criterios Éticos .............................................................................................. 37
2.2.7 Resultados ...................................................................................................... 37
CAPÍTULO 3 SOLUCIÓN PROPUESTA ......................................................................... 43
3.1 Definicion de floculacion, coagulacion y sedimentacion
de reactivos quimicos…………………………………………………..…41
3.2 Factores que influyen en la floculacion….…………………………………...43
3.3 Diseño del tanque del manto suspendido….………………………………….46
3.4 Calculo del tanque del manto suspendido….………………………………...47
3.5 Determinacion de caudales del agua residual………………………………...50
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………...………...51
BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………...……..52
ANEXOS…...……………………………………………………………………………..53
xiv
RESUMEN
Este proyecto de tesis consistió en el diseño, dimensionamiento, operación de la planta de
tratamiento de agua residual. En una planta, que se dedica a la elaboración de productos,
para aves y cerdos. Este tratamiento se realiza en un tanque de mantos suspendidos, los
procesos están integrados de coagulación, floculación, sedimentación. Los parámetros de
diseño están relacionados, con el tiempo de retención hidráulica y caudales. Para la
determinación del volumen del tanque de floculación y sedimentación. Los parámetros de
diseño se obtuvieron de la bibliografía y los resultados de test de jarra. El test de jarra es
un método experimental para determinar la dosis de los reactivos químicos, tiempos de
retención hidráulica, dimensión para el volumen del tanque de floculación, sedimentación.
Para tratamiento físico químico. El efluente del agua residual industrial tratada, debe de
cumplir los parámetros de descarga, al cuerpo receptor de acuerdo a la normativa
ambiental ecuatoriana.
Palabras claves:
Manto suspendido
Efluente
ARI
Referencia Bibliografía:
Parámetros de diseño Coagulación Floculación Sedimentación
TRH Menor a 1 Menor o igual a
30min
1 - 2 horas
V= QxTRH
Registro de los datos del Test de Jara
Parámetros de Diseño Coagulación Floculación Sedimentación
TRH = 1Min =25Min 1.3h
V=QxTRH
xv
ABSTRACT
This thesis project consisted of the design, sizing, operation of the treatment plant
wastewater in a plant dedicated to the production of products, poultry and pigs. This
treatment is performed in a tank suspended mantles are integrated processes of
coagulation, flocculation, sedimentation. The design parameters are related, with the
hydraulic retention time and flow. For determining the volume of the tank flocculation and
sedimentation. The design parameters were obtained from the literature and the results of
test jar. Jar test is an experimental method for determining the dose of the chemical
reagents, hydraulic retention times, dimension to the tank volume flocculation,
sedimentation. For physical chemical treatment. The industrial wastewater effluent treated,
must meet discharge parameters, the receiver body according to Ecuadorian environmental
regulations.
Keywords:
Suspended mantle
Effluent
ARI
It indexes Bibliography:
Design parameters Coagulation Floculación Sedimentación
TRH Minor to 1 Minor or equal to 30
minutes
1 - 2 hours
V= QxTRH
Registro de los datos del Test de Jara
Design parameters Coagulation Floculation Sedimentation
TRH = 1 minutes =25 minutes 1.3 hours
V=QxTRH
16
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
En la actividad humana, se ha observado una tendencia a vivir en sociedad
estableciendo vínculos que permite un determinado números de productos y su
variadas formas de aprovechamiento, que luego da paso a la industria como se
conoce. Si bien la industria, al proporcionar beneficios de competividad y de
sostenibilidad en la economía, también ha desencadenado, estas actividades una
serie de problemas ambientales relacionándoles con sus aguas residuales, por
algunas décadas no se realiza ningún tratamiento que haya sido demandado por la
población o autoridades. Pero las políticas han realizado cambio, en estos últimos
años, por lo que todo efluente de agua residual, tenga un tratamiento para su
descarga final, en este proyecto presento alternativas, acorde a las tecnologías
disponibles, que ayudan con ideas convencionales y nuevas tecnología para la
remoción o eliminación de los niveles de contaminación, en el tratamiento del
agua residual industrial de la empresa dedicada a la elaboración de productos para
aves y cerdos.
Para el tratamiento del agua residual se inicia con la caracterización de caudales y
la contaminación del agua. Luego de haber obtenido el resultado de los análisis,
de los volúmenes y los contaminantes, se deciden el tratamiento que se debe
realizar al agua, en nuestro caso realizaremos un diseño de tratamiento físico y
químico en un tanque de manto suspendido en la que se va optimizar este
tratamiento
17
1.1 OBJETO DE ESTUDIO
Este proyecto tiene como objetivo, el diseño de la planta para el tratamiento del
agua residual industrial de una empresa dedicada a la elaboración de productos
para aves y cerdos, de acuerdo a los caudales y a los parámetros analizados.
Estas unidades de operación y de proceso están integrados en un tanque de mantos
suspendidos, con la finalidad de utilizar los recursos disponibles de la planta
tratamiento.
El tratamiento del agua residual, es un proceso físico y químico con unidades de
procesos de coagulación, floculación, sedimentación, para la eliminación de los
sólidos suspendidos, materia orgánica. Para que la eliminación de la carga
contaminante, cumpla con los parámetros, para la descarga del efluente tratado,
con la legislación ambiental Ecuatoriana
1.2 PREGUNTA CIENTÍFICA
Siendo la Ing. Ambiental una ciencia que busca solucionar problemas de
ambientales, a la descarga de un agua residual, a un cuerpo hídrico nos
preguntamos ¿cómo el diseño, el dimensionamiento y el tratamiento del agua
residual, contribuye, para la descontaminación, en la remoción de sus
contaminantes, para la descarga del componente hídrico de la empresa dedicada a
la elaboración de productos para aves y cerdos?
18
1.3 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
El agua residual industrial, que se generada en la empresa, para elaboración de
los productos de alimentación de aves y cerdos, presentan elevadas concentración
de elementos, orgánicos e inorgánicos, cuyas concentraciones se encuentran fuera
de los valores per visibles para la descarga a un cuerpo hídrico receptor, de
acuerdo a la normativa Ambiental Ecuatoriana.
La concentración de los contaminantes orgánicos e inorgánicos se generan en:
lavado graneros, carros, derrames de polvo y granos, derrame de melaza, polvo,
en operación sin experiencia y con experiencia.
Estas acciones, generan efectos que contaminan un cuerpo hídrico receptor y no
cumplen con los parámetros permisibles para su evacuación, afectando flora y
fauna de áreas adyacentes, imagen mala con la comunidad, generan gastos para
sus estudios, las acciones de demanda y multas
Tabla 1: Árbol de problema
CA
US
AS
Mantenimiento
Lavado de piso
Lavado de vehículos
Lavado de equipos
Reparación de equipos defectuosos
Operación Derrame de melaza
Derrame de polvo y granos
Personal Irritabilidad por ruido
Operario sin experiencia y con experiencia
Generación de aguas residuales industriales con valores permisibles de
evacuación superior a la norma Ambiental Ecuatoriano
EF
EC
TO
S
Contaminación del cuerpo hídrico receptor
No cumple con los parámetros permisibles de evacuación
Afecta a la flora y fauna
Mala imagen con la comunidad
Gastos por demanda y multas
Gastos por estudios ambientales Ecuatoriano
Suspensión de las labores productivas
Elaborado por: QF. Luis Allan
19
1.4 JUSTIFICACIÓN
El tratamiento físico químico del agua residual industrial, es para la eliminación
del 80% al 90% de los sólidos suspendidos, el 40% al 70% de DBO5, del 30% al
40% de DQO. Los lodos generados en este proceso se los estabilizan
químicamente, con cal cruda hasta un pH de 12 a 14 desaguado, se deshidrata y se
los elimina como sólidos, no constituye un potencial negativo para su evacuación.
Siendo el agua el elemento indispensable para la vida y para los procesos de
elaboración de la industria y domésticos es necesario tener presente los objetivos
del buen vivir, que están relacionado al medio ambiente, de la naturaleza,
contemplan un sin número de mecanismo tales como:
Fortalecer los sistema de área protegida; diseño y planificación del proceso de
aplicación y ordenamiento territorial a todo nivel del gobierno, que produce la
defensa del medio en particular es la con vegetación protegida. Para el desarrollo
económico y sus usos alternativos, estratégicos y sostenibles pero con respeto al
patrimonio patrimonial. Protección de la biodiversidad.
Este plan, como es lógico incluye una serie de mecanismo que directa o
indirectamente pueden afectar a los planes de desarrollo que puede tener tanto el
sector público como el privado,, puesto que tiende, entre otros a Mitigar,
contrarrestar y minimizar los impactos ambientales, así como a concientizar a la
población en la necesidad de iniciar emprendimientos económicos que sean
amigables con la naturaleza.
20
1.5 OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales, de acuerdo a las
características física, químicas y de caudales para una empresa dedicada a la
elaboración de productos secos para minimizar la carga contaminante de los
afluentes.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Determinar los porcentajes de eliminación de los contaminantes en las
unidades de operación y proceso físico químico en la planta de tratamiento
de agua.
Evaluar los procesos involucrados en el tratamiento físico químico del
agua residual
Evaluar las características físicas y químicas del afluente, el efluente
tratado, para precisar la eficiencia de remoción.
21
1.6 PREMISA
En la planta de elaboración de productos para cerdos y aves el volumen del ARI
son muy altos y por lo tanto se presentó dos propuestas para la reutilización del
efluente del tratamiento físico y químico con las características, de concentración
de los contaminantes de la descarga al cuerpo receptor de acuerdo a la norma del
medio ambiente ecuatoriana vigente.
PRIMERA OPCIÓN DE PLANTA PILOTO
El diseño de la planta piloto para las características física y química, caudal del
efluente tratado con la siguiente consideración:
1.- pre-tratamiento
2.- purificación
3.- eliminación de la dureza
4.- caudal de diseño 20lt/min.
5.- desinfección
SEGUNDA OPCIÓN DE PLANTA PILOTO
1.- caudal de diseño 20lt/min
2.- pre-tratamiento
3.- eliminación de la dureza
4.- microclificación
5.- osmosis inversa
6.- desinfección
22
1.7 SOLUCIÓN PROPUESTA
ESQUEMA DE TRATAMIENTO DE LA PRIMERA OPCIÓN
Esta simulación de un tren de filtración luego de 14 horas se observa el
incremento de la presión del manómetro, aumenta la presión hasta 45 psi, lo que
indica que se a colmatado el pre-tratamiento, carbón activado, la remoción de la
dureza y por lo tanto el incremento de la turbidez, los rayos ultra violeta no
penetran en la masa del líquido y por lo tanto no hay desinfección.
ESQUEMA DE TRATAMIENTO DE LA SEGUNDA OPCIÓN
Para esta segunda opción de tratamiento se considerado cambios –
incrementar el área de filtración, con dos cartucho de piola con capacidad
para 60 lt/min
También se incrementó el área del filtro pulidor para un caudal de 70
lt/min
para micro filtración se utilizaron 4 elementos con capacidad de 20 lt/min,
cada uno
La columna de las resinas catiónicas clico sodio no hubo cambio.
Para prevenir incompatibilidades químicas o biológicas en la membrana de
OI, se dosifico en línea, anti-incrustantes y biosidas
La lámpara ultra violetas no hubo cambio Porque su capacidad es de 100
lt/min.
23
En esta segunda simulación, del tren de tratamiento, con las indicaciones
indicado, luego de 14 horas de operación, la filtración en el pre-tratamiento, no se
incrementó la presión el en manómetro, se mantenía presión inicial que fue de 30
psi. Pero la filtración, por micro filtración, se incrementó el manómetro a 48 psi lo
que indica que se a colmato. El agua alimentada a la osmosis inversa, se la
monitorio antes que se a colmate la microfilmación y durante su colmatación. El
caudal del premiado de la osmosis inversa, fue el 35% hasta 20% El concentrad
es el 75%. Y el 80%. En el concentrado se incrementa los sólidos totales por lo
tanto esta agua no se puede descargar al cuerpo receptor si no hay que descargar a
la cabecera del tratamiento del tratamiento del agua residual industrial.
24
Conclusiones de la solución de la propuesta:
En la primera opción los periodos de filtración y la colmatación de las
unidades física no son recomendables a este tratamiento para reutilización
del agua.
En el segundo opción el pre-tratamiento, se puede obtener periodos más
largos de filtración, pero la micro filtración se colmata a las 8 horas, los
caudales permeados obtenidos de las osmosis inversas son insuficientes.
En el caudal del concentrado se incrementa los sólidos caudades. Los
costos de construcción, operación, de estos módulos de filtración son muy
elevados. Este tratamiento no se recomienda
De acuerdo al costo , beneficio no se recomienda, la reutilización del
efluente tratado
Se recomienda seguir utilizando el agua subterránea pos costo, beneficio
viable
25
CAPÍTULO 2
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Y METODOLÓGICA
2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 TEORÍAS GENERALES
El agua es un recurso renovable, cuando se encuentra pura, el agua se contamina
por las actividades industriales y domésticas. De esta manera, las aguas
contaminadas no son útiles, sino nocivas para la salud.
La contaminación del agua residual, es un problema a nivel mundial y sobre todo
en países industrializados, donde existe mayor densidad poblacional.
2.1.2 TEORIAS SUSTANTIVAS
El agua residual industrial, generada, depende de los proceso de las industrias,
depende de la tecnología, que se dispone para tratar el afluente a valores
permisibles de evacuación y de la política interna de cada empresa para la
remoción o disminución de los contaminantes y de esta manera contribuye al
medio ambiente, atraves del desarrollo sostenible, las leyes ecuatorianas
preocupada a la protección de la biosfera estableció como norma técnica
ambientes y la descarga de los efluentes.
NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE EFLUENTES:
RECURSO AGUA La presente norma técnica ambiental revisada y actualizada es
dictada bajo el amparo de la Ley de Gestión Ambiental y del Reglamento a la Ley
de Gestión Ambiental para la Prevención y Control de la Contaminación
26
Ambiental y se somete a las disposiciones de éstos, es de aplicación obligatoria y
rige en todo el territorio nacional.
La presente norma técnica determina o establece:
a) Los principios básicos y enfoque general para el control de la
contaminación del agua.
b) Las definiciones de términos importantes y competencias de los diferentes
actores establecidas en la ley.
c) Los criterios de calidad de las aguas para sus distintos usos.
d) d) Los límites permisibles, disposiciones y prohibiciones para las
descargas en cuerpos de aguas o sistemas de alcantarillado.
e) Permisos de descarga.
f) Los parámetros de monitoreo de las descargas a cuerpos de agua y
sistemas de alcantarillado de actividades industriales o productivas, de
servicios públicas o privadas.
g) Métodos y procedimientos para determinar parámetros físicos, químicos y
biológicos con potencial riesgo de contaminación del agua.
En Ecuador, un país envía de desarrollo ha tenido la necesidad de modernizarse
desarrollar nueva tecnología para mejorar la calidad de vida para sus habitantes y
se crea una sociedad industrializada que satisface los requerimiento sociales. En
esta modernización los gobierno establece medidas y controles para vigilar los
contaminantes generados con los procesos industriales y de esta manera de
proteger los recursos naturales y que algunos son sobre explotado y que afectan
directamente al hombre
Los contaminantes que han causado problemas son el resultado, de acciones que
eran aceptadas en el pasado por falta de conocimiento que tenía entonces sus
efectos en el ambiente como ejemplo de estos tenemos:
El DDT aplicados en cultivos en residencia para el control de mosquitos y otros
insectos que se encuentren. Los cloroflurocarbonados (CFC’s), compuesto
utilizado como refrigerantes y que no eran tóxicos, pero en la década de los 70, se
27
descubrió que es el causante de la destrucción de la capa de ozono que protege
nuestro planeta de la radiación filtro solares. (Arellano, 2013, pág. 7)
INEN 2013 establece que a nivel nacional son pocas las empresas que realizan un
tratamiento a sus aguas industriales, además establece 8.1% de la empresas
privadas que realizan el tratamiento del agua residual y el 91.9% de las empresas
no registran el ingresos de sus afluente. Y de nuestra experiencia conozco que hay
empresas privadas que solo realizan tratamiento intermedio que no cumple sus
efluentes los niveles permisibles para la descarga al cuerpo hídrico.
Expresión de las características de un agua residual se expresa en unidades de
medida tanto física y químicas. Es necesario indicar que toda caracterización del
agua residual se realiza con un programa de muestreo para asegurar una
representación cualitativa y cuantitativa de una muestra y del análisis del
laboratorio q estece en conformidad con la norma estándar y que asegure una
escasitud en sus resultados. (Ángel Cajigas. VoL.1 pg.55).
La contaminación del agua de los ríos y lagos tradicionalmente se considera por la
descarga de la materia orgánica e inorgánicas, ya que la descarga de estos
contaminantes consumen oxígeno para su descomposición, por esta razón una de
las medidas de la cantidad para la determinación de la materia inorgánica e
orgánica es la del DQO y para la determinación de la materia orgánica es el
consumo del oxígeno DBO. La presencia de materia orgánica e inorgánica
disuelta en el agua, dificultan la vida acuática, necesitan oxígeno para sobrevivir y
sin oxígeno no hay vida acuática, además sin oxígeno se produce una
descomposición anaerobia produciendo un mal olor a gas sulfúrico, como
subproducto a esa descomposición. Al existir en descarga orgánica de origen
28
humano están van a contribuir a la existencia de patente atójenos (H.Blumes. pg.
217).
(INEC 2013) Proveer de información ambiental acerca de la gestión de las
Empresas Privadas y Públicas para la elaboración de indicadores ambientales en
temas de gestión ambiental, manejo de residuos sólidos, uso del recurso agua,
tratamiento de aguas residuales, gastos e inversión en gestión ambiental. Con el
fin de generar información estadística útil para investigación, conocimiento del
público en general de la realidad nacional e implementación de políticas
enmarcadas en el Plan Nacional del Buen Vivir Tratamiento de Aguas Residuales:
Proceso al que se somete las aguas residuales para que puedan cumplir las normas
ambientales u otras normas de calidad y permitir su descarga al ambiente sin
efectos perjudiciales para la salud humana y el ecosistema.
2.1.3 REFERENTES EMPÍRICOS
Los referentes empíricos, es una formulación de hipótesis de una tarea, que se
logra cuando se cumple con algún requisito, la formulación en términos claros
empleando palabras precisas que no deben dar lugar a múltiples interpretaciones.
La claridad con lo que se formule es fundamental, debido que se constituye una
guía para la investigación y que ellos puedan ser comprobable.
La igualación es un método empleado para detener los vertidos en un depósito y
que sus efluentes sean uniformes en sus características (pH, color, turbiedad,
alcalinidad, DBO, etc.). Luego de homogenizarlo se consigue caudal y
concentración de los contaminantes sin variación para que de esta manera pueda
optimizar la dosificación de los reactivos químicos y optimizar el proceso de
activos físico y químicos.
La etapa de la coagulación y floculación son utilizada en el tratamiento físico
químico, para clarificación del agua, en el proceso físico y químico de
29
coagulación, floculación y sedimentación. Dependiendo de las características
física y química del agua se pueden utilizar coayudantes de coagulación y
floculación. La coagulación se realiza con un régimen turbulento y la floculación
con un régimen laminar, la sedimentación se realiza por diferencia de densidades
(entre líquido y solido), en nuestro caso en un tanque de manto suspendido.
La prueba de test de jarra se utiliza para medir la concentración de los reactivos
para la coagulación y remover los sólidos suspendidos
Esta prueba de jarra es una simulación del proceso físico y químico del
tratamiento del agua a nivel de laboratorio, que nos permite determinar la
clarificación y ajuste del pH, la dosis del coagulante, TRH de coagulación,
floculación y sedimentación, prueba experimentada que se realiza en un vaso de
un litro (autor: Luis Allan)
COAGULACIÓN FLOCULACIÓN SEDIMENTACIÓN
100 r/min 7 - 8 r/min 1 - 2 horas
Guía por: ing. sanitaria y ambiental
Para el tratamiento del agua residual industrial se efectuaron la dosificación de los
coagulante-floculantes, sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) en dosificación de
200mg/l a 600 mg/l, además del cal para el ajuste de pH de 6.6 aproximadamente
a 8.5. También se utilizó policlorudo de aluminio en dosificaciones de 200mg/l a
600 mg/l
SISTEMA SELECCIONADO DE TRABAJO PARA PRUEBA DE JARRA
PUNTO JARRA DOSIFICACIÓN
ARI
1 Cal+200 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
2 Cal+400 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
3 Cal+600 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
4
Cal+200 ppm Policloruro de Aluminio
(PAC)
30
5
Cal+400 ppm Policloruro de Aluminio
(PAC)
6
Cal+600 ppm Policloruro de Aluminio
(PAC)
La variación del parámetro físico y químicos al final del procedimiento de la
prueba se presenta los porcentajes de remoción obtenidos en las tablas siguientes:
REMOCIÓN (%)
REACTOR DOSIFICACIÓN DQO SST
1 Cal+200 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.) 65 89
2 Cal+400 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.) 48 90
3 Cal+600 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
4 Cal+200 ppm Policloruro de Aluminio (PAC) 47 92
5 Cal+400 ppm Policloruro de Aluminio (PAC) 57 92
6 Cal+600 ppm Policloruro de Aluminio (PAC)
Se observa un elevado porcentaje de remoción de los sólidos suspendidos
alrededor de 90% en los casos evaluado. Esta reducción se puede constatar al
determinar la turbidez en el agua clarificada obtenida en las jarras. El DQO
también fue removido en un 50% de promedio, el pH se locro establecer entre 7 y
8.5, los lodos generados aproximadamente en las jarras desde 0.2 a 0.3 cm de
altura en la jarra, los floculos tienen una apariencia buena.
El policlorudo de aluminio demostró ser un mejor coagulante-floculante para la
clarificación de la muestra en análisis en comparación al sulfato de aluminio, se
logra una remoción de la DQO en aproximadamente 55%.
Luego del análisis de remoción del porcentaje de los contaminantes químicos aún
no se puede realizar la descarga de este efluente tratado porque sobrepasa el límite
máximo predecible para la descarga al cuerpo receptor. Por lo que se diseñara un
tratamiento biológico de los hechos bacterianos, para cumplir con los parámetros
posibles de descarga.
31
La sedimentación es un proceso físico por la cuales las partículas en movimiento
sedimenta por gravedad y peso específico.
Estas partículas pueden ser separadas del medio líquido, en sedimentadores
estáticos, en forma circular o rectangular. En la que se considera el líquido claro,
en la parte superior el lodo se sedimenta
Método de secado de lodo, se refiere a una deshidratación natural y mecánica para
eliminar el contenido de la humedad, a valores menores de 85%, este secado
facilita el transporte y los costos de deposición final, la era del secado es una
forma simple del manejo de lodos y su mayoría en países en condiciones
climáticas templadas (ing. Sanidad Ambientaría). Este sistema de deshidratación
se lo realiza sobre filtros, que están compuesto por: arena, grabas, medio filtrantes
que permite el paso del agua y retienen los sólidos de suspensión, estos serían
filtros convencionales, la deshidratación también se puede realizar en filtro
prensa, los mismo que están constituido en placa filtrantes y están constituido por
una pre-capaz de tierra diatomeas. Luego que están en operación, con una bomba
centrifuga, se alimenta el filtro prensa, los solido suspendido van aquedar en el
filtro, como una torta filtrante y el agua es eliminada. Esta torta es evacuada.
32
2.2 MARCO METODOLÓGICO
El marco metodológico varía según el estudio, pero obviamente consta de una
serie de pasos generales a los cuales se debe proseguir. Se debe comenzar a
realizar el diseño de la investigación, en este caso una encuesta a los trabajadores
de la empresa. Para nuestra investigación se utilizó el método cualitativo o
metodología cualitativa, como indica su propia denominación tiene como meta
la interpretación de las cualidades de un fenómeno.
El marco metodológico a diferencia del marco teórico, se encarga de revisar los
procesos a realizar para la investigación, no sólo analiza qué pasos se deben seguir
para la óptima resolución del problema, sino que también determina, si las
herramientas de estudio que se van a emplear, ayudarán de manera factible a
solucionar el problema. Se refiere a una serie de pasos o métodos que se deben
plantear, para saber cómo se proseguirá en la investigación. Según plantea Carlos
Sabino, referido al marco metodológico:
“En cuanto a los elementos que es necesario, operacionalizar y pueden dividirse
en dos grandes campos que requieren un tratamiento, diferenciado por su propia
naturaleza: el universo y las variables”. (Sabino, 1992)
El enfoque cualitativo también se guía por áreas o temas significativos de
investigación. Sin embargo, en lugar de que la claridad sobre las preguntas de
investigación e hipótesis preceda a la recolección y el análisis de los datos (como
en la mayoría de los estudios cuantitativos), los estudios cualitativos pueden
desarrollar preguntas e hipótesis antes, durante o después de la recolección y el
análisis de los datos. Con frecuencia, estas actividades sirven, primero, para
descubrir cuáles son las preguntas de investigación más importantes, y después,
para refinarlas y responderlas. La acción indagatoria se mueve de manera
dinámica en ambos sentidos: entre los hechos y su interpretación, y resulta un
33
proceso más bien “circular” y no siempre la secuencia es la misma, varía de
acuerdo con cada estudio en particular. (Hernández, 2010).
Para este trabajo, nos vamos a concentrar y a utilizar el cuadro del CDIU, en lo
cual contienes y realizaremos los análisis de:
el análisis de las categorías, el análisis de las dimensiones con sus causas, el
análisis los instrumentos requeridos y viables para la interpretación de la
investigación, y el desarrollo de la unidad de análisis a través de la descripción de
la empresa.
CUADRO DEL CDIU
CATEGORÍA DIMENSIONES INSTRUMENTOS UNIDAD DE
ANALISIS
Mantenimiento
Los tipos de
mantenimientos que generan aguas residuales industriales
Encuesta
Mejorar la calidad
de las aguas residuales industriales
Personal
El personal de la
empresa capacitado
para controlar y
manejar los desechos
Encuesta
Gestión adecuada
de los afluente
Operación
Manual de
operaciones
contemplan el manejo
de los desechos
líquidos
Análisis
documental
Evaluar la
operatividad del
manual de
operación
Elaborado por: QF. Luis Allan G.
34
2.2.1 CATEGORÍAS
En estas categorías vamos a describir el mantenimiento, el personal y la
operación.
El mantenimiento como una herramienta es fundamental, para el buen
funcionamiento de la empresa, teniendo en cuenta que el mismo repercute
directamente en todo el proceso productivo. En otras palabras, si el
mantenimiento no es lo necesariamente bueno las instalaciones o equipos no
funcionarán el tiempo planificado, provocando con esto paradas costosas en el
proceso productivo, ya que si en ese momento no se cuenta con otro(s) equipo(s)
de producción o un personal que pueda arreglar el desperfecto no se terminará el
producto en tiempo, se atrasará la entrega del producto y por ende
provocará insatisfacción en el cliente, lo que se puede traducir en pérdidas de
dinero en un futuro.
El personal es el departamento dentro de una empresa que se encarga de
administrar los recursos humanos, liquidar los sueldos y también es el que conoce
las leyes o normas empresariales y ambientales.
La operación es el proceso de la producción, que sigue hasta llegar al producto
final o el bien, la forma en la que prestar el servicio, en su caso, que tendrá la
empresa. Estos aspectos se describen de forma detallada, puesto que determinarán
los recursos necesarios (humanos, materiales,...) que condicionarán la estructura
organizativa de la empresa y su repercusión en los costes de la misma. El plan
será muy distinto en función de si la empresa fabrica un producto o presta un
determinado servicio.
35
2.2.2 DIMENSIONES
Los mantenimientos preventivos y correctivos de la empresa industrial, que
generan los residuo de líquidos (aguas residuales industriales), con medianas
concentraciones de porcentaje de hidrógeno y sólidos suspendidos, producto de la
limpieza de los equipos que se han trabajado, y de áreas.
El personal de la empresa está capacitado para evitar que se generen altas
concentraciones de contaminantes y elevados caudales, manejando
adecuadamente los manuales de mantenimientos, los mismos que dan la pauta
para gestionar los desechos sólidos no peligrosos, desechos peligrosos, limpieza
en seco y disposición final de los desechos.
Se realizó al personal una encuesta, para el mantenimiento y así realizar un
operativo con su análisis documental, para el procedimiento de una investigación
y lograr una información relativa.
2.2.3 INSTRUMENTOS
El método utilizado de medición exacto, y permite a otros científicos seguir
exactamente la misma metodología. Evita la ambigüedad en la definición de
variables y el error al momento de fijar criterios de mediciones del
comportamiento de estas y la comprobación de hipótesis. El investigador debe
definir una variable definible y cuantificable, que formará parte del problema de
investigación e hipótesis. (Nieto, 2010)
36
2.2.4 UNIDAD DE ANÁLISIS
La empresa seleccionada tiene varias instalaciones, pero el proyecto se está
realizando en la instalación en la planta Quevedo. La empresa está dedicada a la
activad de la producción y distribución de productos alimenticios con casa matriz.
La empresa, decidió contratar los servicios profesionales para poner en marcha el
proyecto de tratamiento físico químico de la ARI, para estabilidad de la empresa,
sus empleados y la comunidad.
2.2.5 GESTIÓN DE DATOS
Unas de las principales de las fuentes de datos, es el análisis cualitativo, la
entrevista, desarrollo de las preguntas que pueden ser: preguntas abierta (permiten
conocer la opinión del entrevistado) o preguntas cerradas (pueden ser
dicotómicas, o nominales, ya que permiten tabularse de manera más sencilla).
"Una base de datos es una colección de datos estructurados según un modelo que
refleje las relaciones y restricciones existentes en el mundo real. Los datos, que
han de ser compartidos por diferentes usuarios y aplicaciones, deben mantenerse
independientes de éstas, y su definición y descripción han de ser únicas estando
almacenadas junto a los mismos. Por último, los tratamientos que sufran estos
datos tendrán que conservar la integridad y seguridad de éstos."
(MOTA, CELMA y CASAMAYOR, 1994: 9)
Se realizó una encuesta para nuestra investigación para 50 personas en la empresa,
que se formuló con cinco preguntas adecuadas, de acuerdo con la naturaleza de la
investigación y, sobre todo, considerando el nivel de estudio y de experiencia de
las personas que se van a responder el cuestionario con la mayor educación. Como
por ejemplo de la encuesta de escala de Likert en la tabla 2.
37
Tabla 2
Encuesta de escala de Likert
PREGUNTAS
Mu
y d
esac
uer
do
En
d
esac
uer
do
ind
ecis
o
De
acu
erd
o
Mu
y d
e ac
uer
do
¿Cree Ud. Que es necesario el tratamiento y reutilización de las
aguas residuales industriales de la empresa?
¿Cree Ud. Un agua residual es dañino para una descarga para un
cuerpo receptor para el Rio-Baba?
¿Cree Ud. Que los malos olores producidos por la descomposición
del agua no deben de existir?
¿La empresa que está dedicada a la elaboración de productos de
aves y cerdos, para la descarga de sus afluentes debe estar dentro
del marco legal, cumpliendo las leyes del medio ambiente
ecuatoriana?
¿Para usted es importante el medio ambiente para las futuras
generaciones?
2.2.6 CRITERIOS ÉTICOS
Este trabajo es aprobado por el departamento del medio ambiente y por el Ing.
Geovanny Coronado Gerente de la empresa.
2.2.7 RESULTADOS
38
1. ¿Cree Ud. Que es necesario el tratamiento y reutilización de las aguas
residuales industriales de la empresa?
Cuadro # 1
Valor Frecuencia Porcentaje
Muy de acuerdo 30 60%
De acuerdo 12 24%
Indiferente 3 6%
En desacuerdo 3 6%
Muy en desacuerdo 2 4%
Total 50 100%
Análisis
El resultado de esta encuesta demuestra que un 60% de los encuestados está muy
de acuerdo, un 24% de los encuestados está de acuerdo, un 6% de los
encuestados es indiferente, un 6% de los encuestados está en desacuerdo y un 4%
de los encuestados está muy en desacuerdo. De la pregunta ¿Cree Ud. Que es
necesario el tratamiento y reutilización de las aguas residuales industriales de la
empresa?
39
2. ¿Cree Ud. Un agua residual es dañino, para una descarga, para un cuerpo
receptor para el Rio-Baba?
Cuadro # 2
Análisis
El resultado de esta encuesta demuestra que un 0% de los encuestados está muy
de acuerdo, un 12% de los encuestados está de acuerdo, un 22% de los
encuestados es indiferente, un 26% de los encuestados está en desacuerdo y un
40% de los encuestados está muy en desacuerdo. De la pregunta ¿Cree Ud. Un
agua residual es dañino para una descarga para un cuerpo receptor para el Rio-
Baba?
Valor Frecuencia Porcentaje
Muy de acuerdo 0 0%
De acuerdo 6 12%
Indiferente 11 22%
En desacuerdo 13 26%
Muy en desacuerdo 20 40%
Total 50 100%
40
3. ¿Cree Ud. Que los malos olores producidos por la descomposición del
agua no deben de existir?
Cuadro # 3
Análisis
El resultado de esta encuesta demuestra que un 0% de los encuestados está muy
de acuerdo, un 0% de los encuestados está de acuerdo, un 18% de los
encuestados es indiferente, un 40% de los encuestados está en desacuerdo y un
42% de los encuestados está muy en desacuerdo. De la pregunta ¿Cree Ud. Que
los malos olores producidos por la descomposición del agua no deben de existir?
Valor Frecuencia Porcentaje
Muy de acuerdo 0 0%
De acuerdo 0 0%
Indiferente 9 18%
En desacuerdo 20 40%
Muy en desacuerdo 21 42%
Total 50 100%
41
4. ¿La empresa que está dedicada a la elaboración de productos para aves y
cerdos, para la descarga de sus afluentes deben estar dentro del marco
legal, cumpliendo las leyes del medio ambiente ecuatoriana?
Cuadro # 4
Análisis
El resultado de esta encuesta demuestra que un 50% de los encuestados está muy
de acuerdo, un 50% de los encuestados está de acuerdo, un 0% de los
encuestados es indiferente, un 0% de los encuestados está en desacuerdo y un 0%
de los encuestados está muy en desacuerdo. De la pregunta ¿La empresa que está
dedicada a la elaboración de productos para aves y cerdos, para la descarga de sus
afluentes deben estar dentro del marco legal, cumpliendo las leyes del medio
ambiente ecuatoriana?
Valor Frecuencia Porcentaje
Muy de acuerdo 25 50%
De acuerdo 25 50%
Indiferente 0 0%
En desacuerdo 0 0%
Muy en desacuerdo 0 0%
Total 50 100%
42
5. ¿Para usted es importante el medio ambiente para las futuras
generaciones?
Cuadro # 5
Análisis
El resultado de esta encuesta demuestra que un 30% de los encuestados está muy
de acuerdo, un 30% de los encuestados está de acuerdo, un 2% de los
encuestados es indiferente, un 18% de los encuestados está en desacuerdo y un
20% de los encuestados está muy en desacuerdo. De la pregunta ¿Para usted es
importante el medio ambiente para las futuras generaciones?
Valor Frecuencia Porcentaje
Muy de acuerdo 15 30%
De acuerdo 15 30%
Indiferente 1 2%
En desacuerdo 9 18%
Muy en desacuerdo 10 20%
Total 50 100%
43
CAPÍTULO 3
SOLUCIÓN PROPUESTA
ANTECEDENTES.
El objetivo del tratamiento de las aguas generadas en la planta industrial, es la
remoción de los contaminantes físicos y químicos contenidos del agua.
GENERALIDADES DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
La concentración de los contaminantes orgánicos e inorgánicos se generan en:
lavado graneros, carros, derrames de polvo y granos, derrame de melaza, polvo,
operación sin experiencia y con experiencia. El caudal generado es de 163 m3/día
la empresa contrata a la universidad católica de Quito, para que realice el
monitoreo de los siguientes parámetros: Aceites y grasas, Solidos suspendidos,
solidos totales, potencial hidrogeno, DQO, DBO y metales pesados.
TEORIA DE LA COAGULACIÒN
Es el proceso de desestabilización de los coloides, esto quiere decir eliminación
de las propiedades que les hacen mantenerse en suspensión. La desestabilización
es el mecanismo de anular la carga eléctrica (-). Para esto se utilizan reactivos
químicos que tienen la propiedad de producir la desestabilización
El tiempo que se requiere para que se produzca la coagulación debe de ser menor
a 1 minuto, también es importante que el reactivo se mezcle con un régimen
turbulento para que se mezcle con la masa de agua, mezcla que debe estar
comprendida de 3º segundos a 3 minutos, esta mezcla debe conseguirse aplicando
mucha energía y violencia.
44
Estas partículas desestabilizadas es necesario que se sedimenten. Pero debido a su
tamaño aún no es el óptimo para que en periodos cortos se sedimenten, deben
aumentar de tamaño y peso. Esto se logra mediante el proceso de floculación.
3.1 DEFINICIÓN DE FLOCULACIÓN, COAGULACION Y
SEDIMENTACION DE REACTIVOS QUÍMICOS
COAGULANTES.- la desestabilización del coloide se realiza mediante la
adición de un electrolito de carga opuesta a la partícula coloidal y este efecto
aumenta con el número de cargas que lleva el electrolito, cuando mayor es la
valencia mejor actúa el coagulante.
SULFATO DE ALUMINIO HIDRATADO.- (SO4)3Al2 18H2O; en el mercado
se encuentra en forma granular o líquida.
CLORURO FÈRRICO.- Cl3 Fe, usado en aguas residuales, pero menos en
aguas potables porque da color. Se suele encontrar de forma líquida en
concentraciones al 37% - 47%.
SULFATO FERROSO Y FÉRRICO.- SO4Fe 7H2O y (SO4)Fe2 3H2O; se
suministran en forma sólida.
POLÍMEROS.- Son compuestos orgánicos e inorgánicos que tienen un gran peso
molecular, forman cadenas largas y tiene cargas eléctricas (polilectrolitos), hay
polímeros aniónicos (-) y catiónicos (+) los polímeros que más se utilizan son los
catiónicos porque los coloides son aniónicos.
45
POLICRORURO DE ALUMINIO.- Son compuestos nuevos más complejos;
Cl3n m (OH) m Aln.
Cuando se agrega una solución de sulfato de aluminio, una parte de estos iones
trivalentes neutralizan la carga negativa del coloide y simultáneamente reaccionan
con el agua formando hidróxidos insolubles según la reacción:
(SO4)3 Al2 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3SO4 H2
El hidróxido de sodio insoluble por un mecanismo independiente atrapa los
coloides desestabilizados y facilita su sedimentación o separación del seno del
agua.
FLOCULANTES.- Las partículas formadas durante el proceso de floculación
todavía aún no tienen el tamaño suficiente o baja densidad que se sedimenta con
dificultad para sedimentar con mayor facilidad se debe de aumentar el tamaño de
estas partículas desestabilizadas agregando productos químicos que poseen
moléculas de alto peso molecular y solubles en el agua y que al disociarse den
formas iónicas múltiples, capaces de actuar de fuentes de unión entre las
partículas coaguladas, como polímeros que ya se describió anteriormente.
COADYUVANTES.- Tiene por objeto mejorar los coagulantes y floculantes en
el proceso físico químico.
UNIDADES DE COAGULACIÒN
La coagulación se realizó en un régimen turbulento –en periodos cortos esta
mescla puede ser hidráulica o mecánica.
46
TEORIA DE LA FLOCULACIÒN
Es la agregación de las partículas desestabilizadas. Esta agregación se consigue
poniendo en contacto las partículas y si hay algo que crece entre ellas enlaces ,
que se los mantenga en contacto , la agregación se consigue mediante una mezcla
lenta y en el tanque de mantos suspendidos, las rpm deben ser de 6 a 7. El tiempo
de coagulación se lo determina mediante la bibliografía y los datos experimentales
en el test de jarra que están comprendidos de 20 a 30 minutos.
Se debe considerar que la mezcla para la formación del FLOC no debe de ser con
demasiada energía porque se romperían los floculos ya formados, este proceso de
mezcla de floculación debe ser lenta, como se explicó en el párrafo anterior.
3.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FLOCULACIÒN
Entre los factores que influyen en la eficiencia de este proceso son:
a) Naturaleza del agua
Característica física y química
Alcalinidad pH, turbidez
La concentración de las partícula que están relacionado con la turbidez que
también influencia en el proceso de floculación
Depende también el tamaño inicial de las partículas
b) El tiempo de floculación
En una forma práctica el tiempo de floculación òptimo se obtiene mediante el test
de jarra
47
La resistencia de los floc. Depende:
- Tamaño, forma y compactación
- Tamaño, fuerza y micro partículas
- Se debe graduar el gradiente de velocidad en forma decreciente evitando
tramos intermedio con altos ingredientes
RESULTADO DE LA PRUEBA DE TEST DE JARRA
COAGULACIÓN FLOCULACIÓN SEDIMENTACIÓN
100 r/min 7 - 8 r/min 1 - 2 horas
Menor a 1 min. 20 - 30 min 1- 2 horas
Guía por: ing. sanitario y ambiental
Para el tratamiento del agua residual industrial se efectuaron la dosificación de los
coagulante-floculantes y sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) en dosificación de
200mg/l a 600 mg/l, además de cal para el ajuste de pH de 6.6 aproximadamente
a 8.5. También se utilizó policlorudo de aluminio en dosificaciones de 200mg/l a
600 mg/l
SISTEMA SELECCIONADO DE TRABAJO PARA PRUEBA DE
JARRA
PUNTO JARRA DOSIFICACIÓN
ARI
1 Cal+200 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
2 Cal+400 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
3 Cal+600 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
4
Cal+200 ppm Policloruro de Aluminio
(PAC)
5
Cal+400 ppm Policloruro de Aluminio
(PAC)
6
Cal+600 ppm Policloruro de Aluminio
(PAC)
48
La variación del parámetro físico y químicos al final del procedimiento de la
prueba se presenta los porcentajes de remoción obtenidos en las tablas siguientes:
REMOCIÓN (%)
REACTOR DOSIFICACIÓN DQO SST
1 Cal+200 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.) 65 89
2 Cal+400 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.) 48 90
3 Cal+600 ppm Sulfato de Aluminio (S.A.)
4 Cal+200 ppm Policloruro de Aluminio (PAC) 47 92
5 Cal+400 ppm Policloruro de Aluminio (PAC) 57 92
6 Cal+600 ppm Policloruro de Aluminio (PAC)
Se observa un elevado porcentaje de remoción de los sólidos suspendidos
alrededor de 90% en los casos evaluado. Esta reducción se puede constatar al
determinar la turbidez en el agua clasificada obtenida en las jarras. El DQO
también fue removido en un 50% de promedio el pH se locro establecer entre 7 y
8.5, los logos generados aproximadamente en las jarras desde 0.2 a 0.3 cm de
altura en la jarra, los floculos tienen una apariencia buena.
49
3.3 DISEÑO DEL TANQUE DEL MANTO SUSPENDIDO
Coagulación- floculación – sedimentación
50
3.4 CALCULO DEL TANQUE DEL MANTO SUSPENDIDO
CÁLCULOS. PARA EL DISEÑO
Q: 7m3/hr
VOLUMEN DEL TANQUE DE FLOCULACIÓN
Q= 0.140 M3 / min
TRH= 30 min
Q = V
T
V = 0.140m3 X 30 min
Min
V = 4.2 m3 – 4.5 m3
V = a. h h=2m
A = 4.5 m3 = 2.25 m2
2M
O = 4X2.25
O = 1.69 m = 1.7
DATOS.
DIMENSIONES DEL TANQUE FLOCULADOR
o = 1.7 m
h = 2m
v = 2.26 X 2 = 4.5 m3
51
DISEÑO DEL TANQUE DE SEDIMENTACIÓN
VOLUMEN DEL TANQUE DE SEDIMENTACIÓN
O = 0.140M3 X 120 min
min
V = 16.8 m3
A = 16.8
2
A = 8.4 m2
O = 8.4 X 4
O = 3.27
O = 3.3 m
DATOS.
DIMENCIONES DEL TANQUE SEDIMENTACIÒN
O = 3.3 m
H = 2m
V = 8.55 m2 X 2m
V = 17.1 m3
DATOS.
BOMBA DE AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL = 140 L / min
BOMBA DE SOL DE SULFATO DE ALUMINIO = 0.4 L / min
BOMBA DE SOL DE ÒXIDO DE CALCIO = 2 L / min
VOLUMEN DE TANQUE DE SOL DE SULFATO DE ALUMINIO 150 L
VOLUMEN DE TANQUE DE SOL DE CAL 150 LITROS
52
SOLUCIÓN
DOSIS DE SULFATO DE ALUMINIO 200mg/L
DOSIS DE SOL DE ÓXIDO DE CALCIO 150 mg / L
CÁLCULOS
CARGA BASE
Para Sol. De sulfato de aluminio
m = C. Q
t
m = 200mg (S04) 3 Al2 x 140 L = 28 g (S04) 3 Al2/min
t 2
28 g (S04) 3 Al2 x 150 L= 10.5 kilos (S04) 3 Al2
0.4 LITROS
CARGA BASE
10.5 kilogramos que se disuelven hasta un volumen C.S.P = 150 litros de sol.
CARGA BASE para el sol. de óxido de calcio
m = C. Q
t
m = 150 mg CaO x 140 L = 21 grm de CaO
t L min
M = 21 grm de CaO / Min x 140 litros ARI = 3 kilos CaO
2L min
CARGA BASE
3 kilogramos de óxido de calcio para disolver en un volumen con capacidad
suficiente de 150 litros de solución
53
3.5 DETERMINACIÓN DE CAUDALES DEL AGUA RESIDUAL
CALCULO PARA CAUDAL DE LA PTA INDUSTRIAL QVDO CAUDAL UNIDADES
ARCOS DESINFECCIÒN 0,978 m3/hr
PEDILUVIO VEHICULAR 0,99 m3/hr
LAVADO DE VEHÌCULO 1,04 m3/hr
LAVADO DE GRANELEROS 0,9 m3/hr
LABORATOIO 0,6 m3/hr
ALMACENAMIENTO LÌQUIDO VISCOSO 2.5 m3/hr
CAPACIDAD PTAR INDUSTRIAL A TRATAR 7 m3/hr
54
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
El diseño de la unidad de tratamiento físico químico implementada en una
empresa que elabora productos para aves y cerdos logro remover la carga
contaminante que presentaban sus aguas residuales.
El diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales considero tanto el caudal
y las características física química del afluente generado por la empresa que
elabora alimentos para aves y cerdos.
La estación depuradora implementada de acuerdo a los resultados obtenidos se
pudo evidenciar que los parámetros evaluados se encuentran dentro los rangos de
remoción establecidos.
El valor de la Demanda Química de Oxígeno presentaba inicialmente un valor
promedio de 800 mg/L, luego del paso por la unidad de depuración físico química
descendió a un valor de 398 mg/L, lo que da un valor de remoción de 50 %.
El valor de los Sólidos Suspendidos removidos fue desde 370 mg/L a 30 mg/L,
con una remoción aproximada del 90%.
Del resultado del proceso físico químico implementado, se puede establecer que
los procesos involucrados en el tratamiento se han desarrollado de manera óptima.
Estos resultados fueron monitoreados por el Laboratorio de la Universidad
Católica de Quito.
RECOMENDACION
En el evento de existir un incremento en la generación de aguas residuales, se
recomienda diseñar un tanque de mantos suspendidos de acuerdo al volumen
incrementado.
Para preservar la calidad del afluente tratado es importante mantener el
entrenamiento y la capacitación del personal que va a operar las unidades de
tratamiento físico químicas de la empresa.
Es necesario controlar los derrames de melaza y de polvo, para evitar el
incremento de las contaminaciones del A.R.I.
55
BIBLIOGRAFÍA
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vertido y Reutilización. Impreso en España.
Etcalf & Eddy, Inc. (1995). Redes de Alcantarillado y Bombeo. Impreso en
España.
R.S. Ramalho. (1996). Tratamiento de Agua Residuales. Edición original en
lengua inglesa publicada en Londres.
Iñaki Tejero Monzón, Joaquín Suarez López, Alfredo Jácome Burgos y Javier
Temprano González (2001). Vol. 1 y 2 Ingeniería sanitaria y Ambiental
Eskel Nordell (1979). Tratamiento de Agua para la Industria y otros usos. New
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Nelson L. Nemerow y Gamaliel Martínez de Buscarán (1977). Agua,
Aplicaciones y Tratamiento: Teorías, Aplicaciones y tratamiento. España-Madrid
1/05/2016. Tomado en:
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1/05/2016. Tomado en:
http://www.netquest.com/blog/es/la-escala-de-likert-que-es-y-como-utilizarla/
1/05/2016. Tomado en:
http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/tratagua/mexicona/R-0196.pdf
2/04/2016. Tomado en:
http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=2519
56
ANEXOS
57
TANQUE DE MANTO SUSPENDIDOS
58
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