UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Campus CoatzacoalcosFacultad de Ciencias Químicas

Ingeniería QuímicaExperiencia educativa

Ambiental del aguaCatedrático: Ana María Rueda

Equipo 4Integrantes:

CALLEJAS DE LA FUENTE ABRIL CITLALLLY CERERO MÉNDEZ GUADALUPE ISABEL MARTINEZ ROQUE TANIA DEL CARMEN MARTINEZ SOLANO ILIANA JAVILLET VAZQUEZ NAVARRETE ALEXIS

Coatzacoalcos ver, a 22 de Abril del 2016

FILTROS Y BIODISCOS

FILTROS PERCOLADORES

PROCESO BIOLOGICO PROCESOS AEROBIOS FILTROS PERCOLADORES

Filtros percoladores Filtros de desbaste Sistemas biológicos rotativos de contacto o biodiscos (RBC) Biofiltros activados.

Cada sistema de filtro percolador tiene varios componentes: Un tanque séptico, que elimina los

sólidos que se asientan y flotan de las aguas negras.

Un tanque de dosificación/ clarificador. Es un tanque de hormigón o de fibra de vidrio que permite que los materiales biológicos se sedimenten del agua. También tiene una bomba para dosificar el agua por encima del filtro.

Un filtro percolador. Es un tanque con algún tipo medio, ya sea de grava o de material plástico.

Un sistema de aplicación al suelo. Distribuye el agua tratada por debajo de la superficie del suelo.

Unidades de tratamiento biológico dentro del sistema global de tratamiento de aguas

residuales

Un filtro percolador es una cama de grava o un medio plástico sobre el cual se rocían las aguas negras pretratadas. En este sistema de filtro percolador, los microorganismos se apegan al medio del lecho y forman una capa biológica sobre éste. A medida que las aguas negras se percolan por el medio, los microorganismos digieren y eliminan los contaminantes del agua.Consta de tres partes principales:•El medio filtrante,•El sistema de drenaje•El sistema de distribución del agua residual .

Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica disuelta presente en el agua residual, transformándola en sólidos suspendidos que se eliminan fácilmente)

CANAL DE AFLUENTE

ASPERSORFILTRO

TUBO DE ALIMENTACION AIRERECOLECCIONSOPORTE DEL FILTRO

TIPOS DE BACTERIAS EXISTENTES EN UN FILTRO PERCOLADORBacteria Funcion

Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas y Alcaligenes Son las encargadas de degradar la materia orgánica del agua residual.Nitrosomonas y Nitrobacter Se encargan de la nitrificación.

Fusazium, Mucor, Penicillium, Geotrichu y Sporatichem Se encargan de la estabilización de los residuos bajo condiciones bajas de pH, sin embargo su crecimiento debe ser controlado, ya que

podrían obstruir el paso del agua.

Phormidium, Chlorella y Ulothrix Se encuentran en la parte donde da la luz del sol directa y brindan más oxígeno al sistema durante las horas en que hay sol.

Vorticella, Opercularia y Epistylis Controlan el crecimiento bacteriano, predominando el grupo de los ciliados.

Los gusanos, insectos y lombrices Ayudan a mantener la población bacteriana en alto crecimiento y rápida utilización de alimento.

PROCESO MICROBIOLOGICO

CARACTERISTICAS DE DISEÑO

Geometría El reactor o filtro consta de un recipiente cilíndrico o rectangular con diámetros variables, hasta de 60 m y con profundidades entre 0.9 y 12 m. Medios de soporte El medio filtrante puede ser piedra triturada o cantos rodados con diámetros entre 5 y 10 cm o un medio plástico manufacturado especialmente para tal fin. Profundidad del filtro El medio filtrante en el caso de la piedra debe tener una profundidad mínima de 0.9 m. y máxima de 2.4 m sobre los desagües. En el caso del medio plástico, la se encuentra entre los 3.0 y 12.0 m. Configuración Cada diseñador tiene una secuenciación diferente para las unidades que componen el sistema de tratamiento, pero lo más importante es que el diseño hidráulico a utilizar brinde la suficiente flexibilidad para realizar las variaciones en la dirección del flujo de tal forma que una vez construida la planta, se puedan corregir con relativa facilidad los problemas de operación que se lleguen a presentar.

Recirculación El rango de tasas de recirculación se encuentra entre 0 y 4.0 siendo las tasas más usuales entre 0.5 y 3.0. Ventilación Es de gran importancia, para mantener el filtro en condiciones aeróbicas. El sistema de desagüe, el canal efluente y tubería de efluentes deben ser diseñados para permitir el libre paso del aire. Distribución del caudal Las aguas residuales pueden ser descargadas a los filtros mediante sifones, bombas o descarga por gravedad desde las unidades de pre-tratamiento cuando se hayan logrado características adecuadas de flujo.

CLASIFICACION

Clasificación de filtros

Filtros de baja carga Filtros lentos en los cuales el agua hace un solo paso a través del filtro, con cargas volumétricas bajas.

Filtros de alta carga Emplean la recirculación para crear una carga hidráulica mas homogénea, diluyendo por otra parte la DBO influente.₅

Filtros percoladores convencionales o de tasa baja Este tipo de unidades se diseña para recibir cargas orgánicas que varían entre 0.08 y 0.4 Kg de DBO / (dia.m )₅ ³

Filtros de tasa intermedia Las cargas hidráulicas y orgánicas que se aplican a los filtros convencionales pueden aumentarse un poco experimentando una reducción significativa de la eficiencia en el proceso de remoción de materia orgánica.

Filtros de tasa alta En este tipo de filtro se incrementan considerablemente las cargas orgánica e hidráulica que se aplican al lecho.

Filtros de tasa súper alta Se tienen en operación unidades alas cuales se les puede unas cargas orgánicas que varían entre 0.8 y 6.0 Kg de DBO / (dia.m₅ ³)

TIPOS DE BACTERIAS EXISTENTES EN UN FILTRO PERCOLADORBacteria Funcion

Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas y Alcaligenes Son las encargadas de degradar la materia orgánica del agua residual.Nitrosomonas y Nitrobacter Se encargan de la nitrificación.

Fusazium, Mucor, Penicillium, Geotrichu y Sporatichem Se encargan de la estabilización de los residuos bajo condiciones bajas de pH, sin embargo su crecimiento debe ser controlado, ya

que podrían obstruir el paso del agua.

Phormidium, Chlorella y Ulothrix Se encuentran en la parte donde da la luz del sol directa y brindan más oxígeno al sistema durante las horas en que hay sol.

Vorticella, Opercularia y Epistylis Controlan el crecimiento bacteriano, predominando el grupo de los ciliados.

Los gusanos, insectos y lombrices Ayudan a mantener la población bacteriana en alto crecimiento y rápida utilización de alimento.

PROCESO MICROBIOLOGICO

Los filtros percoladores presentan una serie de ventajas e inconvenientes:

VentajasEs un procedimiento simple y proporciona un servicio fiable.Presenta costes de operación muy bajos.Requiere de poca energía para su funcionamiento.Es un sistema bastante flexible.Resulta eficaz en la eliminación de la materia orgánica.La recirculación del agua produce una autolimpieza del sistema.

DesventajasProducción de malos olores.Proliferación de moscas y caracoles.Pueden producir encharcamiento.El coste de su implantación se eleva si se usan empaques de plásticos sintéticos.Requieren de un sedimentador secundario para la eliminación de la biomasa desprendida.Se generan más lodos que en otros sistemas de tratamiento de aguas.Son vulnerables a las condiciones climáticas, en invierno pueden sufrir congelación de los brazos de aspersión.Se producen atranques en el filtro.

La filtración a escala industrial va desde el simple colado hasta separaciones muy complejas. El fluido puede ser líquido o gas, en algunos casos la separación ha de ser total y completa y en otros solo parcial.

EQUIPOS DE FILTRACION

Una primera clasificación de los mismos pudiera ser en: a) Coladores (rejilla metálica en un canal de flujo)b) Clarificadores (también para pequeñas cantidades de sólidos que generalmente se desechan)c) Filtros de torta (para gran cantidad de sólidos, provistos a veces con dispositivos para lavarlos)d) Espesadores de filtro(su misión es separar algo del líquido claro y producir una suspensión más concentrada)

En cualquier caso, habrá que elegir el más adecuado, que será aquel que cumpla las necesidades con un coste mínimo; generalmente, interesará un área mínima o una velocidad de filtración alta.

MECANISMOS RESPONSABLES DE LA FILTRACION

Cuando el agua sale de los sedimentadores puede contener aún partículas suspendidas que van desde tamaños relativamente grandes (1 mm) hasta partículas de tamaño coloidal(1nm,1 µm), además de bacterias y virus.Ocurre en dos etapas distintas pero complementarias, a saber: Transporte de partículas dentro de los poros, mecanismo físico. Adherencia de ellas a los granos del medio filtrante, mecanismo químico.

TransporteCernido: Cuando las partículas suspendidas son de mayor tamañodel lecho filtrante Intercepción: los floc se pegan a la superficie de los granos Difusión: existe una tendencia de las partículas pequeñas difundirse desde zonas de alta concentración a zonas de baja concentración Sedimentación: los sólidos suspendidos pueden quedar depositados por sedimentación. Adherencia:Fuerzas de Van der Waa1sFuerzas ElectrostáticasPuente Químico

Filtro prensa:El filtro Prensa es un separador de líquidos y sólidos a través de filtración por presión. Deshidrata sólidos hasta obtener humedades inferiores a 60%

FILTROS INDUSTRIALES

Filtro Tambor El filtro trabaja sin presión y tiene un diseño robusto con pocas partes móviles que aumentan la vida y disminuyen los costes de mantenimiento. El agua fluye por gravedad desde el interior del tambor hacia afuera. Los sólidos son separados del agua por la malla micrométrica.

Filtro de discos El agua fluye por gravedad dentro de los segmentos desde el centro del tambor. Los sólidos son separados del agua por micro-pantallas de tela montadas en las dos caras de los segmentos.Cuando se obstruye la pantalla, se comienza el ciclo de la turbulencia y los sólidos son de vuelta lavados en el canal colector. Los filtros de discos son ideales para el reciclado del agua y como pulidor para los sistemas de tratamiento de aguas residuales.

La filtración por cartuchos Consiste en hacer circular, mediante presión, el fluido a filtrar por el interior de una porta cartuchos en el que se encuentran alojados los cartuchos filtrantes. El fluido atraviesa el cartucho filtrante dejando en éste retenidos todos los contaminantes seleccionados. Los cartuchos filtrantes pueden estar fabricados en diferentes materiales, polipropileno, celulosa, nylon, acero inoxidable.

Filtro de Bolsa La filtración por bolsa está especialmente indicada para aquellas aplicaciones en que los fluidos a filtrar tienen grandes concentraciones de contaminantes. Los tamaños de los poros esta entre 1-200 micras.

Filtros de arena y carbón activado :Son los elementos más utilizados para filtración de aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes, que requieran una retención de partículas de hasta veinte micras de tamaño.

Filtro de carbón activadoSon fabricados en acero al carbón de alta resistencia y recubrimiento interno de polietileno para evitar la corrosión.La capacidad de un carbón activo para eliminar concentraciones residuales de cloro viene dada por la altura de la columna de carbón activo necesaria para reducir la concentración de cloro de una solución a la mitad, también retiene materia orgánica, algas, detergentes, pesticidas etc.

BIODISCOS

¿Qué es un Biodisco?

Los biodiscos son unidades de película fija bien adaptados para el tratamiento secundario de aguas residuales tanto de origen urbano como industrial; con ellos se consiguen elevados rendimientos de la DBO por biodegradación de la materia orgánica, así como para la nitrificación y la desnitrificación.

Las remociones de Demanda Bioquímicade Oxígeno varían de 80-95%, dependiendoprincipalmente del tipo de agua residual portratar.

Antecedentes• El biodisco se usó por primera vez en Alemania1900

• El biodisco utilizado por primera vez en Estados Unidos1929• se realizaron pruebas con discos de plástico y casi al mismo

tiempo comenzaron a construirse de poliestireno expandido.1950

• comenzaron a fabricarse para el uso en plantas de tratamiento de aguas residuales1957

• Fue puesta en marcha la primera planta de tratamiento de aguas residuales en Alemania.1969

Descripción del proceso1. Remoción

2. Estabilizar materia orgánica

3. Desprendimiento de Biomasa

Remueve la materia orgánicasoluble y coloidal presente en el aguaresidual, bajo condiciones aeróbicas.

Los organismos de la película fija de biomasa en los discos, remueven la materia orgánica soluble aeróbicamente, es decir estabilizan la materia orgánica en sustancias más simples, en presencia de oxígeno.

Las fuerzas de fricción ejercidas sobre la película biológica al girar los discos dentro del agua residual, provocan que el exceso de biomasa se desprenda.

4. Degradación o sedimentación

La rotación del sistema mantiene en suspensión a la biomasa desprendida hasta que el flujo de agua la saca del sistema. La biomasa debe separarse por sedimentación del agua tratada.

Criterio de diseños: Etapas

Algunas de las variables que afectan el proceso son: temperatura, pH, alcalinidad, salinidad (conductividad), carga orgánica e hidráulica, recirculación del efluente,velocidad de giro y número de etapas.

Modelo matemático A =

A = Área total de los biodiscosQ = CaudalSo = El DBO5 afluenteSi = La concentración del DBO5 efluente en la etapa i

1𝐸 ¿

E = Eficiencia del sistemaA= Área total de los biodiscosS0 = El DBO5 afluenteQ = caudal

V = Vol. De liquido en el tanqueS = Concentración del sustrato en el liquido del tanque SO = concentración del sustrato afluenteQ = CaudalT = tiempoRv = Tasa volumétrica de remoción de sustrato en el reactor

Partes que componen un

biodisco

Características para la elección de un Biodisco

Tasa de consumo y transferencia del sustrato.

Tasa de consumo y transferencia del oxigeno

Tamaño de la unidad. Velocidad de rotación de los

biodiscos Grado de sumergencia de los

biodiscos Competencia entre las poblaciones

microbianas Crecimiento de la biopelicula Temperatura y pH Condiciones de mezcla o contacto

entre el cultivo fijo y el oxigeno del aire y el sustrato.

Biomasa

La Biomasa presente en el tanque en el que se dispone el elemento rotor, que se mantiene en suspensión gracias la giro de este, ejerce una contribución muy pequeña a los rendimientos de depuración de que se alcanzan con la aplicación de los Biodiscos.

Se estima que un 90% de la biomasa activa se encuentra adherida al rotor.

BiopelículaUna biopelicula o biofilm es un ecosistema microbiano organizado, conformado por uno o varios microorganismos asociados a una superficie viva o inerte; que se caracteriza por la excreción de una matriz extracelular adhesiva protectora.

Consta de 5 etapas:1. Acondicionamiento de la superficie

por adsorción de Mat. Org.2. Transporte de células y nutrientes al

sitio de adherencia.3. Inicio del proceso de adhesión

bacteriana, por atracción electrostática.

4. Crecimiento celular, colonización y adhesión reversible.

5. Presenta alta act. Metabólica y liberación de células de la periferia.

Propiedades:• Color• Densidad • Erosión• Espesor

Composición microbiológica de la Biopelícula

La composición de la biopelícula varia en relación al flujo del agua residual a través del reactor

Los diversos microorganismos que crecen , forman un sistema mixto.

Sedimentación de la biopelícula. Biosólidos:

Los biosólidos o lodos están formados de materia orgánica celular de microorganismos excedentes del procesos. Se generan mas biosólidos en un proceso aerobio que en uno anaerobio.

Sus características físicas y químicas varían en función de su origen, edad y proceso donde se han generado. Físicamente se caracterizan por un alto contenido de agua aumentando así su volumen lo que obstaculiza su manejo y disposición final

Características

Relación

Químicamente están relacionados con sus componentes principales: Contenido orgánicos Nutrientes Concentración de patógenos Concentración de metales

Ventajas y desventajas de los Biodiscos

Consumo Eléctrico: Los biodiscos consumen del orden del 20%

Producción de Lodos: El volumen de lodos producido por los biodiscos es mínimo.

Mantenimiento de las instalaciones: Mínimo. Facilidad en la Gestión Técnica de la planta: Sencilla

operación. Inversión Inicial: Económica, respecto a otros

tratamientos.

Son sensibles a los cambios de temperaturas El agua a tratar debe poseer un mínimo de oxigeno

disuelto antes de entrar al biodisco Acumulación de solidos en el disco.Ventajas

Desventajas

AplicacionesLos sistemas de biodiscos tienen numerosas aplicaciones, tanto para aguas residuales urbanas como para agua residuales industriales.

Comunidades Hoteles Aeropuertos Hospitales Mataderos Industrias Papeleras Industrias lácteas

Normas que aplicanNOM-001-ECOL-1997NOM-001-SEMARNAT-1996 Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

NOM-003-ECOL-1997NOM-003-SEMARNAT-1997 21/SEP/98 Límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público.

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM 002 SEMARNAT 1996

Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal con el fin de prevenir y controlar la contaminación de las aguas y bienes nacionales, así como proteger la infraestructura de dichos sistemas, y es de observancia obligatoria para los responsables de dichas descargas.

Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 6 de enero de 1997.Norma Mexicana NMX-AA-003. Aguas residuales-Muestreo, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 25 de marzo de 1980.Norma Mexicana NMX-AA-005 Aguas-Determinación de grasas y aceites-Método de extracción soxhlet, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 8 de agosto de 1980.

REFERENCIAS

Aguas pluviales : Aquéllas que provienen de las lluvias, se incluyen las que provienen de nieve y el granizo.Aguas residuales: Las aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos municipales, industriales, comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios, domésticos, incluyendo fraccionamientos y en general de cualquier otro uso, así como la mezcla de ellas.Aguas residuales de proceso: Las resultantes de la producción de un bien o servicio comercializable. Aguas residuales domésticas: Las provenientes del uso particular de las personas y del hogar.Límite máximo permisible: Valor o rango asignado a un parámetro, el cual no debe ser excedido en la descarga de aguas residuales.

DEFINICIONES

Los límites máximos permisibles para contaminantes de las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, no deben ser superiores a los indicados en la Tabla 1. Para las grasas y aceites es el promedio ponderado en función del caudal, resultante de los análisis practicados a cada una de las muestras simples.

ESPECIFICACIONES

Los valores de los parámetros en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal a que se refiere esta norma, se obtendrán de análisis de muestras compuestas, que resulten de la mezcla de las muestras simples, tomadas éstas en volúmenes proporcionales al caudal medido en el sitio y en el momento del muestreo, de acuerdo con la tabla 2.

• Nom-004-sermanat-202• LODOS Y BIOSOLIDOS.- Especificación y limites permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final.

Objetivo

Referencia

Establece las especificaciones y los limites permisibles de contaminantes en los lodos y biosólidos, con el fin de posibilitar su disposición final y proteger al medio ambiente y la salud humana.

Constancia de no peligrosidad de residuos: SEMARNAT-07-

007.

Defin

icio

nes

Aguas Residuales

Aplicación de Vectores

Coliformes Fecales

Desazolve

Digestión Aerobia y Anaerobia

Helminto

TEAO

Especificaciones

Especificaciones

Volumen generado por año

(TON/AÑO )BASE SECA

Frecuencia de muestreo y

análisis

Parámetros a determinar

1,500 Una vez al año Metales pesados, indicador de

contaminación, patógenos y

parásitos.

Mayor de 1,500 hasta 15,000

Una vez por semestre

Mayor de 15,000 Una vez por trimestre

Reducción de

Atracción de Vectores

Procesos aerobios

(40°C)

Reducción de Solidos

Volátiles

Adición de materia alcalina

Tasa Especifica de Absorción de Oxigeno

Reducir por los menos un 38%

Agentes abultadores orgánicos, tratados por

14 días o mas.

• Elevar pH a 12, 25°C por 2 hrs

• Mantener pH 11.5 por 22 hrs.

Masa de oxigeno consumida por unidad de tiempo y por

unidad masa en peso solidos totales

≤ 1.5 mg O2/h/g

La vigilancia del cumplimiento de esta Norma Oficial Mexicana corresponde a los Gobiernos Estatales, Municipales y del Distrito Federal, en el ámbito de sus respectivas competencias, cuyo personal realizará los trabajos de verificación, inspección y vigilancia que sean necesarios. Las violaciones a la misma se sancionarán en los términos de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, y demás ordenamientos jurídicos aplicables.

OBSERVACION

Métodos de muestreo de lodos y biosolidos

Muestreo de Lodos y

Biosolidos

Cuantificación de coliformes fecales

Cuantificación de Salmonella spp

Cuantificación de huevos de helmintos

Cuantificación de mentales pesados

Bibliografía• http://www.bioplastdepuracion.com/index.php?pag=8&lang=2• http://es.slideshare.net/CarlosBaronAristizabal/biodiscos• http://

es.slideshare.net/carmenoliva/biodiscos-y-tratamiento-terciario-7576787• https://prezi.com/vgbjxnm3tgrc/sistema-de-tratamiento-de-aguas-res

iduales-biodiscos/• www.ambientum.com/revista/2002_05/BIODISCO1.asp• https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/4835478.pdf