MEJORAMIENTO AMBIENTAL

I. PROYECTO DE TRATAMIENTO DE AGUA

1. Introduccin:Agua, despus del aire que respiramos es la sustancia ms importante para vivir en la tierra, podemos vivir varias semanas sin comer; pero slo podemos vivir de 3 a 5 das sin agua, pero el agua saludable y limpia cmo la naturaleza la creo, es cada vez ms difcil de encontrar, desperdicios industriales, fertilizantes y otros contaminantes son una amenaza para el agua del que nuestra vida depende cada da.Los residuos generados y el excesivo consumo de recursos naturales, pueden constituirse en agentes de deterioro del medio ambiente, restando sustentabilidad al crecimiento econmico. Como consecuencia de ello, la dimensin ambiental ha adquirido mayor importancia en el diseo de procesos, en la toma de decisiones de inversin y en la gestin productiva.

Los proyectos de tratamiento de aguas tienen como objetivo mejorar la calidad del medio ambiente y la humanidad, ya no solo se trata de fines econmicos sino tambin de tener un impacto ambiental positivo. Con la utilizacin de nuevas tecnologas y mtodos como la prevencin y reduccin de residuos haciendo un equilibrio entre lo econmico y ambiental.

2.-Tipos de agua

2.1. Aguas continentales: Las aguas continentales son cuerpos de aguas permanentes que se encuentran sobre o debajo de la superficie de la Tierra, alejados de las zonas costeras (excepto por las desembocaduras de los ros y otras corrientes de agua). Adems, son zonas cuyas propiedades y usos estn dominados por los acontecimientos de condiciones de inundacin, ya sean estos permanentes, estacionales o intermitentes.Algunas aguas continentales son ros, lagos, llanuras de inundacin, reservas, humedales y sistemas salinos de interior.2.2. Aguas Ocenicas: Es el agua que rodea todos los continentes y las islas y de esta manera forma la unidad ocenica, que se encuentra comunicada por diferentes estrechos. Para facilitar el estudio de esta gran masa de agua se le ha dividido en cuatro grandes ocanos: Pacfico con una superficie de 188 millones de Km2, Atlntico con 94 millones de Km2, ndico con 74 millones de Km2 y Glaciar rtico con 14 millones de Km2 de extensin. Sobre los litorales adyacentes, los ocanos forman penetraciones de diferentes magnitudes llamadas mares, golfos, bahas o ensenadas. A todo este conjunto se le llama aguas ocenicas.2.3. Aguas Residuales: Las aguas residuales son provenientes de tocadores, baos, regaderas o duchas, cocinas, etc.; que son desechados a las alcantarillas o cloacas. En muchas reas, las aguas residuales tambin incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios. La divisin del agua casera drenada en aguas grises y aguas negras es ms comn en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros y orinales y el agua gris, procedente de piletas y baeras. Muchas aguas residuales tambin incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales, y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa tuberas de uso mixto pluvial - residuales.Los sistemas de alcantarillado que trasportan descargas de aguas sucias y aguas de precipitacin conjuntamente son llamados sistemas de alcantarillas combinado. El agua sucia y agua de lluvia son recolectadas y transportadas en sistemas de alcantarillas separadas, llamados alcantarillas sanitarias. El agua de lluvia puede arrastrar, a travs de los techos y la superficie de la tierra, varios contaminantes incluyendo partculas del suelo, metales pesados, compuestos orgnicos, basura animal, aceites y grasa. Algunas jurisdicciones requieren que el agua de lluvia reciba algunos niveles de tratamiento antes de ser descargada al ambiente. Ejemplos de procesos de tratamientos para el agua de lluvia incluyen tanques de sedimentacin, humedales y separadores de vrtice (para remover slidos gruesos).El sitio donde el proceso es conducido se llama Planta de tratamiento de aguas residuales. El diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas residuales es generalmente el mismo en todos los pases.2.4. Agua Potable: Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restriccin. El trmino se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales.3. Contaminacin del agua:Los seres humanos creyeron en otra poca que era virtualmente imposible contaminar el agua, pues masas tan enormes de agua en ros y mares son tan vastas que les era imposible creerlo. Durante dcadas, hemos utilizado los ocanos como vertederos de nuestras aguas fecales, basuras, desechos qumicos e incluso radiactivos. Como tambin utilizamos los ocanos para el transporte, muchos accidentes de navegacin han resultado contaminantes. Para proteger la vida marina y la salud de nuestro planeta, debemos encontrar soluciones a estos problemas. 3.1Contaminacin: Presencia en el ambiente de substancias, elementos, energa o combinacin de ellos, en concentraciones y permanencia superiores o inferiores, segn corresponda, a las establecidas en la legislacin vigente o que pueda constituir un riesgo a la salud de las personas, a la calidad de vida de la poblacin, a la preservacin de la naturaleza o a la conservacin del patrimonio ambiental.

3.2. Contaminante: Todo elemento, compuesto, substancia, derivado qumico o biolgico, energa, radiacin, vibracin, ruido, cuya presencia en el ambiente, en ciertos niveles, concentraciones o perodos de tiempo, pueda constituir un riesgo a la salud de las personas, a la calidad de vida de la poblacin, a la preservacin de la naturaleza o a la conservacin del patrimonio ambiental.

3.3 CONTAMINANTES DE AGUA: Muy numerosos y de difcil clasificacin, los principales son: -Slidos disueltos y en suspensin.-Materia orgnica de origen biolgico: mezcla compleja de protenas, carbohidratos, lpidos y otras biomolculas de procedencia humana, animal y vegetal.-Petrleo y derivados: mezcla compleja de hidrocarburos.-Hidrocarburos aromticos: benceno, fenoles, hidrocarburos aromticos poli cclicos, etc. -Compuestos orgnicos halogenados alifticos y aromticos: muy numerosos.-Detergentes.-Pesticidas.-Bfemelos policlorados (PCB).-Dioxinas.-Aniones inorgnicos: sulfato, sulfito, cloruro, nitrato, nitrito, carbonato, bicarbonato, fosfato, polifosfato, sulfuro, fluoruro, etc. Forman sales con calcio, sodio, potasio, magnesio, etc. -Metales y metaloides: arsnico, cadmio, cobre, cromo, zinc, boro, hierro, mercurio, manganeso, molibdeno, berilio, vanadio, plomo, selenio, bario, nquel, antimonio, estao, cobalto, plata, talio, telurio, etc. -Aniones orgnicos: cianuro.-Organismos patgenos: virus, bacterias, protozoos, helmintos.-Otros: calor, sustancias radiactivas.

3.4. Impacto Ambiental: Los contaminantes del agua, como se vio anteriormente, suelen ser slidos suspendidos y disueltos que consisten en: materias orgnicas e inorgnicas, nutrientes, aceites, sustancias txicas y microorganismos patgenos. Eliminados en los desechos domsticos, municipales, industriales, embarcaderos y agrcolas.Estos contaminantes transportados, recolectados, reutilizados y desechados a las distintas afluentes de agua, sin un tratamiento apropiado, presentan un gran peligro para la salud pblica y el medio ambiente.Las consecuencias de no tratar las aguas adecuadamente van desde el peligro de infeccin parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales, incluyendo el clera y tifoidea; hasta daar hbitats de la vida acutica y marina por la acumulacin de slidos y disminucin del oxgeno por medio de la descomposicin de la materia orgnica. Es por eso que se trata de disminuir los impactos ambientales negativos mediante proyectos de tratamiento de aguas, con el fin de evitar y aliviar los efectos de los diferentes contaminantes, de modo que el impacto total sobre el ambiente sea positivo. 4. Tratamiento de agua:El trmino tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de tipo fsico, qumico o biolgico cuya finalidad es la eliminacin o reduccin de la contaminacin o las caractersticas no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las caractersticas adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinacin y naturaleza exacta de los procesos vara en funcin tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final. 4.1. Tcnicas:4.1.1. Cribado y FiltracinEl cribado es una tcnica que se utiliza para capturar una gran cantidad de partculas slidas del agua. Los materiales muy grandes son removidos al hacer pasar el agua entre mallas con separaciones de entre 2.5 a 5 cm. La filtracin es el mtodo ms comn para remover partculas pequeas transportando el agua a travs de material poroso. Por ejemplo, cuando el agua pasa a travs de lechos de arena, las partculas son retenidas en los espacios que hay entre los granos o en la superficie de los mismos en el proceso llamado adsorcin.La filtracin ayuda a controlar la contaminacin biolgica y la turbiedad, que es la medida de la opacidad del agua causada por materia suspendida y que reduce la efectividad de los compuestos para su desinfeccin.Las tecnologas de filtracin comnmente utilizadas para el tratamiento de aguas son la filtracin lenta a rpida en lechos de arena, sistemas de empaque para filtracin. Los sistemas rpidos o lentos se refieren a la cantidad de flujo por unidad de rea. Los filtros se clasifican en funcin del material granular utilizado, como carbn-antracita o arena-carbn; en funcin de si son filtros por gravedad o por presin. Los sistemas de filtracin se clasifican por la direccin del flujo de agua a travs del filtro, en flujo ascendente y descendente.

4.1.2. DesinfeccinDesinfeccin con cloro: es un proceso qumico que mata organismos patgenos, existen dos tipos de desinfeccin por cloro: la primaria, donde se matan los organismos y la secundaria que mantiene un desinfectante residual para prevenir el crecimiento de ms microorganismos en el sistema de distribucin de agua. Desde hace aos, el cloro en diferentes combinaciones como (Ca (ClO)2), lquido (NaClO) o como gas (Cl2), se ha utilizado como desinfectante en diversos pases. Esto en virtud de su efectividad y su bajo costo y de que se obtiene como desinfectante residual para los sistemas de distribucin. Sin embargo, bajo diferentes circunstancias, la cloracin puede producir subproductos peligrosos como el triclorometano.Los sistemas grandes de tratamiento de aguas normalmente utilizan gas-cloro suministrado en forma lquida mediante cilindros presurizados.Los sistemas menores normalmente utilizan hipoclorito de sodio o hipoclorito de calcio, dado que son sencillos de utilizar y no representan un riesgo como el gas-cloro.Desinfeccin con otros productos: existen diferentes productos como el ozono (O3) para desinfectar el agua, ste es utilizado en diferentes pases y requiere de un periodo de contacto ms corto que el cloro para eliminar los patgenos, es un gas txico que se puede obtener haciendo pasar el oxgeno que se encuentra en el aire a travs de dos electrodos, es un compuesto inestable que puede ser generado en el mismo lugar donde se encuentra y tiene una baja solubilidad en el agua, por lo que se debe obtener la mxima eficiencia al estar en contacto con el lquido. Una desventaja que presenta es que debe utilizarse un desinfectante secundario, ya que ste no mantiene residuos en el agua, adems de que su costo es muy elevado.Radiacin ultravioleta (UV): es otro sistema utilizado y muy efectivo para eliminar las bacterias y virus, pero tambin necesita de un desinfectante secundario por las mismas razones que el ozono. La radiacin ultravioleta es til para sistemas pequeos de tratamiento de aguas porque tiene una disponibilidad inmediata, no produce residuos txicos, su tiempo para contacto es corto y su equipo es sencillo para operar y darle mantenimiento. Una desventaja importante de esta tcnica es que no se puede utilizar para agua con altos niveles de slidos suspendidos, turbiedad, color o materia orgnica, ya que las sustancias que generan estas propiedades pueden reaccionar o absorber la radiacin ultravioleta reduciendo la eficiencia de la desinfeccin.4.1.3. Aireacin y oxidacinEn el tratamiento de aguas, aireacin se refiere a cualquier proceso donde el agua y el aire se ponen en contacto para remover sustancias voltiles dentro y fuera del agua. En estas sustancias voltiles podemos incluir el oxgeno, bixido de carbono, nitrgeno, sulfuro de hidrgeno, metano y otros compuestos que provoquen olores y sabores desagradables.En el tratamiento de aguas se utiliza la oxidacin para varios propsitos, ya que es una reaccin en la cual las sustancias pierden electrones e incrementan su carga. Las sustancias oxidantes se utilizan para eliminar olores y sabores desagradables para remover el fierro y el manganeso y para clarificar el agua.Las sustancias qumicas utilizadas ms comnmente como oxidantes y que resultan ms efectivas en el tratamiento de aguas son: el dixido de cloro, el ozono y el permanganato de potasio y cloro de las cuales las ms utilizadas son las dos ltimas.

4.1.4. Tratamiento por mtodos de adsorcinLa adsorcin se define como la atraccin y acumulacin de una sustancia sobre la superficie de otra. En el tratamiento de aguas los materiales de adsorcin ms utilizados son el carbn y la almina activados, que se utilizan para remover arsnico y contaminantes orgnicos. En esta tcnica el uso del carbn activado ha sido recurrente como prctica comn para eliminar contaminantes desde hace muchos aos ya que es muy efectiva para absorber material por su superficie de gran tamao, cada una de sus partculas contiene gran cantidad de poros donde stas son retenidas y absorbidas; especialmente las sustancias orgnicas como los hidrocarburos.En el tratamiento de aguas se utiliza el carbn activado en forma de polvo y granular. En forma de polvo es insoluble y de color negro y se usa para controlar sabor y olor, se agrega en cualquier etapa del tratamiento de aguas a travs de filtros. El carbn activado granular debe remplazarse peridicamente con carbn regenerado, los ciclos de reemplazo pueden variar en periodos de uno a tres aos. Para remocin de sustancias orgnicas los ciclos de reemplazo van de tres a seis semanas.4.1.5. Procesos de MembranaExisten dos tratamientos que involucran procesos de membrana y que son utilizados normalmente para remover sales (desmineralizacin) del agua: smosis inversa y electrodilisis.A. smosis normal: dos soluciones que contienen diferentes concentraciones de minerales son separados por una membrana semipermeable. El agua se mueve a travs de la membrana del lado donde la solucin est ms diluida hacia la parte de mayor concentracin. Este fenmeno contina hasta que la Presin hidrosttica en la solucin de mayor concentracin es suficiente para detener el flujo.

B. smosis inversa: el flujo de agua que pasa a travs de la membrana semipermeable es inverso por la aplicacin de presin externa que contrarresta la presin hidrosttica. Esto trae como resultado mayor concentracin de minerales de un lado y menor concentracin y agua pura en el otro lado.

4.1.6. Electrodilisis: es la desmineralizacin de agua utilizando los principios de la smosis, pero con la influencia de un campo elctrico de corriente directa. Los minerales se disocian en cationes y aniones cuando entran en el agua. El electrodo positivo llamado nodo (+), atrae los aniones y el electrodo negativo llamado ctodo (-), atrae los cationes.Existen dos tipos de membrana semipermeable selectiva utilizada en la electrodilisis. Una que puede permear los cationes pero no los aniones y la otra puede permear los aniones pero no los cationes. Estas membranas se acomodan en capas, alternando las que permean cationes con las que permean aniones. El agua se alimenta en los espacios entre las membranas y se aplica un campo elctrico de corriente directa entre las diferentes capas, lo que causa la migracin de los iones hacia los electrodos opuestos y trae como consecuencia que los iones se concentren entre los espacios de membranas alternadas y en los dems espacios el agua desmineralizada, la cual es posteriormente extrada en diferentes chorros, uno que contiene los iones y el otro libre de los mismos. 4.2. Tratamiento Especial Para Aguas Residuales:4.2.1. TIPOS A. Tratamiento fsico qumicoRemocin de slidosRemocin de arenaPrecipitacin con o sin ayuda de coagulantes o floculantesSeparacin y filtracin de slidosEl agregado de cloruro frrico ayuda a precipitar en gran parte a la remocin de fsforo y ayuda a precipitar bioslidos,

B. Tratamiento biolgicoLechos oxidantes o sistemas aerbicosPost precipitacinLiberacin al medio de efluentes, con o sin desinfeccin segn las normas de cada jurisdiccin.

C. Tratamiento qumicoEste paso es usualmente combinado con procedimientos para remover slidos como la filtracin. La combinacin de ambas tcnicas es referida como un tratamiento fsico-qumico.Eliminacin del hierro del agua potable. Los mtodos para eliminar el exceso de hierro incluyen generalmente transformacin del agua clorada en una disolucin generalmente bsica utilizando cal apagada; oxidacin del hierro mediante el ion hipoclorito y precipitacin del hidrxido frrico de la solucin bsica. Mientras todo esto ocurre el ion OCl est destruyendo los microorganismos patgenos del agua.Eliminacin del oxgeno del agua de las centrales trmicas. Para transformar el agua en vapor en las centrales trmicas se utilizan calderas a altas temperaturas. Como el oxigeno es un agente oxidante, se necesita un agente reductor como la hidracina para eliminarlo.Eliminacin de los fosfatos de las aguas residuales domsticas. El tratamiento de las aguas residuales domsticas incluye la eliminacin de los fosfatos. Un mtodo muy simple consiste en precipitar los fosfatos con cal apagada. Los fosfatos pueden estar presentes de muy diversas formas como el ion Hidrgeno fosfato.Eliminacin de nitratos de las aguas residuales domsticas y procedentes de la industria. Se basa en dos procesos combinados de nitrificacin y desnitrificacin que conllevan una produccin de fango en forma de biomasa fcilmente decantable. 4.2.2. Etapas del tratamiento A. Tratamiento primarioEl tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y slidos gruesos. Este paso est enteramente hecho con maquinaria, de ah conocido tambin como tratamiento mecnico.-Remocin de slidos: En el tratamiento mecnico, el afluente es filtrado en cmaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales como trapos, barras, compresas, tampones, latas, frutas, papel higinico, etc. ste es el usado ms comnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecnicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede daar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas residuales, adems los tratamientos biolgicos no estn diseados para tratar slidos.-Remocin de arena: Esta etapa (tambin conocida como escaneo o maceracin) tpicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de sta tomen partculas, pero todava se mantiene la mayora del material orgnico con el flujo. Este equipo es llamado colector de arena. La arena y las piedras necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir dao en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. Algunas veces hay baos de arena (clasificador de la arena) seguido por un transportador que transporta la arena a un contenedor para la deposicin. El contenido del colector de arena podra ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terrapln. -Investigacin y maceracin: El lquido libre de abrasivos es pasado a travs de pantallas arregladas o rotatorias para remover material flotante y materia grande como trapos; y partculas pequeas como chcharos y maz. Los escaneos son recolectados y podrn ser regresados a la planta de tratamiento de fangos o podrn ser dispuestos al exterior hacia campos o incineracin. En la maceracin, los slidos son cortados en partculas pequeas a travs del uso de cuchillos rotatorios montados en un cilindro revolvente, es utilizado en plantas que pueden procesar esta basura en partculas. Los maceradores son, sin embargo, ms caros de mantener y menos confiables que las pantallas fsicas.- Sedimentacin: Muchas plantas tienen una etapa de sedimentacin donde el agua residual se pasa a travs de grandes tanques circulares o rectangulares. Estos tanques son comnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentacin primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los slidos fecales pueden situarse y el material flotante como la grasa y plsticos pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse. El propsito principal de la etapa primaria es producir generalmente un lquido homogneo capaz de ser tratado biolgicamente y unos fangos o lodos que puede ser tratado separadamente. Los tanques primarios de establecimiento se equipan generalmente con raspadores conducidos mecnicamente que llevan continuamente los fangos recogido hacia una tolva en la base del tanque donde mediante una bomba puede llevar a ste hacia otras etapas del tratamiento. B. Tratamiento secundario El tratamiento secundario es designado para substancialmente degradar el contenido biolgico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida, jabones y detergentes. La mayora de las plantas municipales e industriales trata el licor de las aguas residuales usando procesos biolgicos aerbicos. Para que sea efectivo el proceso bitico, requiere oxgeno y un substrato en el cual vivir. Hay un nmero de maneras en la cual esto est hecho. En todos estos mtodos, las bacterias y los protozoarios consumen contaminantes orgnicos solubles biodegradables (por ejemplo: azcares, grasas, molculas de carbn orgnico, etc.) y unen muchas de las pocas fracciones solubles en partculas de floculo. Los sistemas de tratamiento secundario son clasificados como pelcula fija o crecimiento suspendido. En los sistemas fijos de pelcula como los filtros de roca- la biomasa crece en el medio y el agua residual pasa a travs de l. En el sistema de crecimiento suspendido como fangos activos- la biomasa est bien combinada con las aguas residuales. Tpicamente, los sistemas fijos de pelcula requieren superficies ms pequeas que para un sistema suspendido equivalente del crecimiento, sin embargo, los sistemas de crecimiento suspendido son ms capaces ante choques en el cargamento biolgico y provee cantidades ms altas del retiro para el DBO y los slidos suspendidos que sistemas fijados de pelcula.-Filtros de desbaste: Los filtros de desbaste son utilizados para tratar particularmente cargas orgnicas fuertes o variables, tpicamente industriales, para permitirles ser tratados por procesos de tratamiento secundario. Son filtros tpicamente altos, filtros circulares llenados con un filtro abierto sinttico en el cual las aguas residuales son aplicadas en una cantidad relativamente alta. El diseo de los filtros permite una alta descarga hidrulica y un alto flujo de aire. En instalaciones ms grandes, el aire es forzado a travs del medio usando sopladores. El lquido resultante est usualmente con el rango normal para los procesos convencionales de tratamiento.Fangos activos: Las plantas de fangos activos usan una variedad de mecanismos y procesos para usar oxgeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biolgicos que remueven substancialmente materia orgnica. Tambin puede atrapar partculas de material y puede, bajo condiciones ideales, convertir amoniaco en nitrito y nitrato, y en ltima instancia a gas nitrgeno.

-Camas filtrantes (camas de oxidacin) Se utiliza la capa filtrante de goteo utilizando plantas ms viejas y plantas receptoras de cargas ms variables, las camas filtrantes son utilizadas donde el licor de las aguas residuales es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coke (carbn, piedra caliza o fabricada especialmente de medios plsticos). Tales medios deben tener altas superficies para soportar los biofilms que se forman. El licor es distribuido mediante unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote central. El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la base. Estos drenes tambin proporcionan un recurso de aire que se infiltra hacia arriba de la cama, manteniendo un medio aerobio. Las pelculas biolgicas de bacteria, protozoarios y hongos se forman en la superficie media y se comen o reducen los contenidos orgnicos. Este biofilm es alimentado a menudo por insectos y gusanos.-Placas rotativas y espiralesEn algunas plantas pequeas son usadas placas o espirales de revolvimiento lento que son parcialmente sumergidas en un licor. Se crea un flculo biotico que proporciona el substrato requerido.-Filtros aireados biolgicosFiltros aireados (o anxicos) biolgicos (BAF) combinan la filtracin con reduccin biolgica de carbono, nitrificacin o desnitrificacin. BAF incluye usualmente un reactor lleno de medios de un filtro. Los medios estn en la suspensin o apoyados por una capa en el pie del filtro. El propsito doble de este medio es soportar altamente la biomasa activa que se une a l y a los slidos suspendidos del filtro. La reduccin del carbn y la conversin del amoniaco ocurre en medio aerobio y alguna vez alcanzado en un slo reactor mientras la conversin del nitrato ocurre en una manera anxica. BAF es tambin operado en flujo alto o flujo bajo dependiendo del diseo especificado por el fabricante.-Reactores biolgicos de la membranaMBR es un sistema con una barrera de membrana semipermeable o en conjunto con un proceso de fangos. Esta tecnologa garantiza la remocin de todos los contaminantes suspendidos y algunos disueltos. La limitacin de los sistemas MBR es directamente proporcional a la eficaz reduccin de nutrientes del proceso de fangos activos. El coste de construccin y operacin de MBR es usualmente ms alto que el de un tratamiento de aguas residuales convencional de esta clase de filtros.-Sedimentacin secundariaEl paso final de la etapa secundaria del tratamiento es retirar los flculos biolgicos del material de filtro y producir agua tratada con bajos niveles de materia orgnica y materia suspendida.Tanque de sedimentacin secundaria en una planta de tratamiento rural C. Tratamiento terciarioEl tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estndar requerido antes de que ste sea descargado al ambiente receptor (mar, ro, lago, campo, etc.) Ms de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfeccin se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente.-FiltracinLa filtracin de arena remueve gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbn activado sobrante de la filtracin remueve las toxinas residuales.-Lagunaje El tratamiento de lagunas proporciona el establecimiento necesario y fomenta la mejora biolgica de almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Se trata de una imitacin de los procesos de autodepuracin que somete un ro o un lago al agua residual de forma natural. Estas lagunas son altamente aerobias y la colonizacin por los macrophytes nativos, especialmente caas, se dan a menudo. Los invertebrados de alimentacin del filtro pequeo tales como Daphnia y especies de Rotifera asisten grandemente al tratamiento removiendo partculas finas. El sistema de lagunaje es barato y fcil de mantener pero presenta los inconvenientes de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para depurar las aguas de grandes ncleos.-Remocin de nutrientesLas aguas residuales poseen nutrientes, pueden tambin contener altos niveles de nutrientes (nitrgeno y fsforo) que eso en ciertas formas puede ser txico para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo amonaco) o eso puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepcin (por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas). Las malas hierbas y las algas pueden parecer ser una edicin esttica, pero las algas pueden producir las toxinas, y su muerte y consumo por las bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxgeno en el agua y asfixiar los peces y a otra vida acutica. Cuando se recibe una descarga de los ros a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar prdidas entrpicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la contaminacin en el agua. La retirada del nitrgeno o del fsforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitacin qumica o biolgica.La remocin del nitrgeno se efecta con la oxidacin biolgica del nitrgeno del amonaco a nitrato (nitrificacin que implica nitrificar bacterias tales como Nitrobacter y Nitrosomonus), y entonces mediante la reduccin, el nitrato es convertido al gas nitrgeno (desnitrificacin), que se lanza a la atmsfera. Estas conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la formacin adecuada de comunidades biolgicas. La retirada del fsforo se puede efectuar biolgicamente en un proceso llamado retiro biolgico realzado del fsforo. En este proceso especficamente bacteriano, llamadas Polyphosphate que acumula organismos, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fsforo dentro de sus clulas. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los bioslidos bacterianos tienen un alto valor del fertilizante. La retirada del fsforo se puede alcanzar tambin, generalmente por la precipitacin qumica con las sales del hierro (por ejemplo: cloruro frrico) o del aluminio (por ejemplo: alumbre). El fango qumico que resulta, sin embargo, es difcil de operar, y el uso de productos qumicos en el proceso del tratamiento es costoso. Aunque esto hace la operacin difcil y a menudo sucia, la eliminacin qumica del fsforo requiere una huella significativamente ms pequea del equipo que la de retiro biolgico y es ms fcil de operar.

-DesinfeccinEl propsito de la desinfeccin en el tratamiento de las aguas residuales es reducir substancialmente el nmero de organismos vivos en el agua que se descargar nuevamente dentro del ambienteEl tratamiento de los fangosLos slidos primarios gruesos y los bio slidos secundarios acumulados en un proceso del tratamiento de aguas residuales se deben tratar y disponer de una manera segura y eficaz. Este material a menudo se contamina inadvertidamente con los compuestos orgnicos e inorgnicos txicos (por ejemplo: metales pesados). El propsito de la digestin es reducir la cantidad de materia orgnica y el nmero de los microorganismos presentes en los slidos que causan enfermedades. Las opciones ms comunes del tratamiento incluyen la digestin anaerobia, la digestin aerobia, y el abonamiento.La digestin anaerbicaLa digestin anaerbica es un proceso bacteriano que se realiza en ausencia del oxgeno. El proceso puede ser la digestin termoflica en la cual el fango se fermenta en tanques en una temperatura de 55 C o mesoflica, en una temperatura alrededor de 36 C. Sin embargo permitiendo tiempo de una retencin ms corta, as en los pequeos tanques, la digestin termoflica es ms expansiva en trminos de consumo de energa para calentar el fango.Digestin aerbicaLa digestin aerbica es un proceso bacteriano que ocurre en presencia del oxgeno. Bajo condiciones aerbicas, las bacterias consumen rpidamente la materia orgnica y la convierten en el dixido de carbono. Una vez que haya una carencia de la materia orgnica, las bacterias mueren y son utilizadas como alimento por otras bacterias. Esta etapa del proceso se conoce como respiracin endgena. La reduccin de los slidos ocurre en esta fase. Porque ocurre la digestin aerbica mucho ms rpidamente, los costos de capital de digestin aerobia son ms bajos. Sin embargo, los gastos de explotacin son caractersticos por ser mucho mayores para la digestin aerbica debido a los costes energticos para la aireacin necesitada para agregar el oxgeno al proceso.La composta o abonamientoEl abonamiento o composta es tambin un proceso aerbico que implica el mezclar de los slidos de las aguas residuales con fuentes del carbn tales como aserrn, paja o virutas de madera. En presencia del oxgeno, las bacterias digieren los slidos de las aguas residuales y la fuente agregada del carbn y, al hacer eso, producen una cantidad grande de calor. Los procesos anaerobios y aerobios de la digestin pueden dar lugar a la destruccin de microorganismos y de parsitos causantes de enfermedades a un suficiente nivel para permitir que los slidos digeridos que resultan sean aplicados con seguridad a la tierra usada como material de la enmienda del suelo (con las ventajas similares a la turba) o usada para la agricultura como fertilizante a condicin de que los niveles de componentes txicos son suficientemente bajos.La despolimerizacin termalLa despolimerizacin termal utiliza pirolisis acuosa para convertir los organismos complejos reducidos al aceite. El hidrgeno en el agua se inserta entre los vnculos qumicos en polmeros naturales tales como grasas, las protenas y la celulosa. El oxgeno del agua combina con el carbn, el hidrgeno y los metales. El resultado es aceite, gases combustibles de la luz tales como metano, propano y butano, agua con las sales solubles, bixido de carbono, y un residuo pequeo del material insoluble inerte que se asemeja a la roca y al carbn pulverizado. Se destruyen todos los organismos y muchas toxinas orgnicas. Las sales inorgnicas tales como nitratos y fosfatos siguen siendo en el agua despus del tratamiento en los niveles suficientemente altos que el tratamiento adicional est requerido.La energa de descomprimir el material se recupera, y el calor y la presin de proceso se accionan generalmente de los gases combustibles ligeros. El aceite se trata generalmente ms lejos para hacer un grado ligero til refinado del aceite, tal como algunos diesel y aceites de calefaccin, y despus se vende.Deposicin de fangosCuando se produce un fango lquido, un tratamiento adicional puede ser requerido para hacerlo conveniente para la disposicin final. Tpicamente, los fangos se espesan (desecados) para reducir los volmenes transportados para la disposicin. Los procesos para reducir el contenido en agua incluyen lagunas en camas de sequa para producir una torta que pueda ser aplicada a la tierra o ser incinerada; el presionar, donde el fango se filtra mecnicamente, a travs de las pantallas del pao para producir a menudo una torta firme; y centrifugacin donde el fango es espesado centrfugo separando el slido y el lquido. Los fangos se pueden disponer por la inyeccin lquida para aterrizar o por la disposicin en un terrapln. Hay preocupaciones por la incineracin del fango debido a los agentes contaminadores del aire en las emisiones, junto con el alto coste de combustible suplemental, haciendo esto medios menos atractivos y menos comnmente construidos del tratamiento y de la disposicin del fango.El tratamiento en el ambiente de recepcinLa introduccin de aguas residuales que trata la planta influye en los procesos de muchos ros pequeos, en una planta de tratamiento de aguas residuales se disean los procesos naturales del tratamiento que ocurren en el ambiente, si ese ambiente es un cuerpo natural del agua o la tierra. Si no se ha sobrecargado, las bacterias en el ambiente consumirn los contaminantes orgnicos, aunque sta reducir los niveles del oxgeno en el agua y puede cambiar perceptiblemente la ecologa total del agua de recepcin. Las poblaciones bacterianas nativas alimentan en los contaminantes orgnicos, y los nmeros de microorganismos que causan enfermedades son reducidos por condiciones ambientales naturales tales como depredacin, exposicin a la radiacin ultravioleta, etc. Por lo tanto en caso de que el ambiente de recepcin proporcione un de alto nivel de la dilucin, un alto grado del tratamiento de aguas residuales no puede ser requerido. Sin embargo, la evidencia reciente ha demostrado que los niveles muy bajos de ciertos contaminantes en aguas residuales, incluyendo las hormonas (de la agricultura animal y del residuo de pldoras humanas del control de la natalidad) y los materiales sintticos tales como phthalates, pueden tener un impacto adverso imprevisible en el medio natural y potencialmente en seres humanos si el agua se reutiliza para el agua potable.

5. TRATAMIENTOS EN LAS DIFERENTES INDUSTRIASMINERA YANACOCHA:La planta Yanacocha Norte implement y mejor este tratamiento de aguas de exceso incorporando un nuevo sistema con tecnologa de punta denominado Tratamiento de Aguas por smosis Inversa. El agua de exceso, empujada por la presin de un sistema de bombeo, se hace pasar por unas membranas especiales muy finas, las que, sin el uso de reactivos qumicos y con una alta eficiencia, atrapan el contenido de metales y otras sustancias, dejando pasar el agua ya libre de elementos perjudiciales para el medio ambiente.

Planta de Osmosis inversaPlantas de tratamiento de aguas cidasEn el tratamiento de aguas cidas (presentes en forma natural en las aguas subterrneas y superficiales de las zonas de Jalca) se utilizan reactivos tales como la cal, que permite neutralizarlas y tratarlas adecuadamente. Esto tiene que ver con el pH, que es una unidad de medida de la acidez de los lquidos. La legislacin ambiental vigente establece que el pH adecuado para cualquier uso debe estar entre 6 y 9 unidades; valores menores a este rango son considerados aguas cidas. Al neutralizar el agua por efecto de los reactivos, el pH llega a fluctuar dentro del rango indicado y, con la ayuda de sustancias floculantes y coagulantes, se separa los metales y dems partculas que afectan la calidad del agua; as el lquido es devuelto al medio ambiente en las condiciones adecuadas.

Planta de Tratamiento de Aguas AcidasPlantas de tratamiento de aguas servidasEn Yanacocha existen 14 plantas de tratamiento de aguas servidas ubicadas en todas las instalaciones de la empresa. Todas estas aguas son debidamente tratadas antes de ser devueltas al medio ambiente. Yanacocha cuenta con la autorizacin de la Direccin General de Salud Ambiental (DIGESA) para descargar esta agua, previamente tratada, en puntos especficos.La calidad de agua descargada al medio ambiente es continuamente monitoreada y los resultados son remitidos peridicamente a las autoridades respectivas.Aguas de lavaderos de vehculos Al lavar los vehculos, el agua queda impregnada de tierra, barro y muchas veces tambin de restos de hidrocarburos. Toda el agua utilizada en el lavado de vehculos y maquinaria es tambin llevada a una planta de tratamiento especial que permite limpiarla de residuos txicos, propios del contacto del agua de lavado con aceites y combustibles, y sedimentos que puedan afectar su calidad.6. PROYECTO DE TRATATAMIENTO DE AGUAHasta hace poco tiempo el diseo de tratamiento de recursos hidrulicos se orientaba hacia el suministro de energa hidroelctrica y agua para la expansin agrcola, industrial y urbana en funcin de los recursos econmicos que aportaban. Sin embargo ahora ese tipo de beneficios se trabajan desde el punto de vista ambiental en su degradacin e impacto.El reto en estos tiempos es encontrar un tratamiento aceptable entre las necesidades econmicas y la utilizacin de los recursos de manera eficiente. Es ms que disear e implementar un proyecto pre concebido. Aqu se establecen y examinan en forma crtica los objetivos y se evalan los medios para poner en prctica el plan y los resultados del mismo.Proyecto de Conservacin de la Laguna ConocochaEl Programa de Recuperacin de la Laguna Conococha presentado por Compaa Minera Antamina S.A., en el mes de noviembre del ao 2001, se genera por la preocupacin del Municipio de Chiquin, Provincia de Bolognesi en el Departamento de Ancash; de mantener intacto el ecosistema natural de la laguna. El Plan de Recuperacin de la Laguna de Conococha consiste en el monitoreo continuo de diversos parmetros vitales para el normal funcionamiento de la laguna. Los reportes anuales resumen las condiciones atmosfricas ambientales de la laguna, temperatura, precipitacin, niveles, flujo y calidad del agua, adems informa sobre la diversidad y abundancia de aves e identifica las fluctuaciones en la poblacin a travs del ao mediante los censos trimestrales que se realizan. Los monitoreos ambientales realizados, son:

Registros meteorolgicos (precipitacin y temperatura). Monitoreos y evaluacin de la calidad del agua de la laguna. Evaluaciones mensuales de los niveles de agua en la laguna y su caudal de desfogue (o desage). Censos poblacionales de aves con una frecuencia trimestral.

7. Conclusiones:. Existen nuevos esfuerzos de prevenir y minimizar el impacto ambiental negativo, utilizando tecnologas apropiadas en los diferentes tratamientos de agua.. La concientizacin de la poblacin sobre el uso racional de agua no basta, se requieren medidas conjuntas tomadas entre la poltica, industria y la poblacin; si se quiere una mejor calidad de vida.. La utilizacin de tecnologas eficientes pondr equilibrio entre los intereses econmicos de la industria y la calidad ambiental.. Las nuevas estrategias industriales tienen como objetivo la reduccin de residuos y un rendimiento que se acerque al terico, de modo que los tratamientos de aguas sean ms sencillos y menos costosos.II. PROYECTO DE TRATAMIENTOS DE RESIDUOS SLIDOS, LQUIDOS Y GASEOSOS

1.- RESIDUOS 1.1. Definicin: Segn la definicin legal: Cualquier sustancia u objeto del cual su poseedor se desprende o tenga obligacin de desprenderse en virtud de las disposiciones en vigor." Pero... para entendernos mejor:Es todo material que producimos en nuestras actividades diarias y del que nos tenemos que desprender porque ha perdido su valor o dejamos de sentirlo til para nosotros 1.2. Clasificacin: El residuo se puede clasificar de varias formas, tanto por estado, origen o caracterstica.1.2.1. Clasificacin por estadoUn residuo es definido por estado segn el estado fsico en que se encuentre. Existe por lo tanto tres tipos de residuos desde este punto de vista: slidos, lquidos y gaseosos, es importante notar que el alcance real de esta clasificacin puede fijarse en trminos puramente descriptivos o, como es realizado en la prctica, segn la forma de manejo asociado : por ejemplo un tambor con aceite usado y que es considerado residuo, es intrnsecamente un liquido, pero su manejo va a ser como un slido pues es transportado en camiones y no por un sistema de conduccin hidrulica.En general un residuo tambin puede ser caracterizado por sus caractersticas de composicin y generacin. 1.2.2. Clasificacin por origen: Se puede definir el residuo por la actividad que lo origine, esencialmente es una clasificacin sectorial.Esta definicin no tiene en la prctica lmites en cuanto al nivel de detalle en que se puede llegar en ella.Tipos de residuos ms importantes: A. Residuos municipales:La generacin de residuos municipales vara en funcin de factores culturales asociados a los niveles de ingreso, hbitos de consumo, desarrollo tecnolgico y estndares de calidad de vida de la poblacin. Los sectores de ms altos ingresos generan mayores volmenes per cpita de los residuos, y estos residuos tiene un mayor valor incorporado que los provenientes de sectores ms pobres de la poblacin. B. Residuos industriales: La cantidad de residuos que genera una industria es funcin de la tecnologa del proceso productivo, calidad de las materias primas o productos intermedios, propiedades fsicas y qumicas de las materias auxiliares empleadas, combustibles utilizados y los envases y embalajes del proceso. C. Residuos mineros:Los residuos mineros incluyen los materiales que son removidos para ganar acceso a los minerales y todos los residuos provenientes de los procesos mineros.. Actualmente la industria del cobre se encuentra empeada en la implementacin de un manejo apropiado de estos residuos, por lo cual se espera en un futuro prximo contar con estadsticas apropiadas. D. Residuos hospitalarios:Actualmente el manejo de los residuos hospitalarios no es el ms apropiado, al no existir un reglamento claro al respecto. El manejo de estos residuos es realizado a nivel de generador y no bajo un sistema descentralizado. A nivel de hospital los residuos son generalmente esterilizados.La composicin de los residuos hospitalarios vara desde el residuo tipo residencial y comercial a residuos de tipo medico conteniendo substancias peligrosas. 1.2.3. Clasificacin por tipo de manejo Se puede clasificar un residuo por presentar algunas caractersticas asociadas a manejo que debe ser realizado:Desde este punto de vista se pueden definir tres grandes grupos:a) Residuo peligroso: Son residuos que por su naturaleza son inherentemente peligrosos de manejar y/o disponer y pueden causar muerte, enfermedad; o que son peligrosos para la salud o el medio ambiente cuando son manejados en forma inapropiada.b) Residuo inerte: Residuo estable en el tiempo, el cual no producir efectos ambientales apreciables al interactuar en el medio ambiente.c) Residuo no peligroso: Ninguno de los anteriores***********************************************************************En este captulo se especificara en el estudio de residuos segn la clasificacin por estados. Por lo consiguiente; en las siguientes pginas se desarrollaran temas sobre el tratamiento de residuos slidos, lquidos y gaseosos.2. TRATAMIENTO DE RESIDUOS LQUIDOS El agua es uno de los principales constituyentes en los procesos tanto naturales como industriales. Es un poderoso solvente, y como tal, un vehculo de transferencia de una amplsima gama de compuestos orgnicos e inorgnicos solubles. A su vez, las propiedades termodinmicas del agua la transforman en un excelente agente trmico para transportar energa calrica de una parte a otra del proceso.

El uso domstico e industrial de agua resulta en la generacin de residuos lquidos, cuya composicin y volumen dependen del tipo de uso, de la naturaleza de los procesos, del nivel tecnolgico, de los materiales utilizados y de la gestin de produccin.

2.1. Tratamiento primario

La primera etapa de un sistema de tratamiento de residuos lquidos incluye normalmente, la separacin de slidos y material no disuelto (ej.: grasas, coloides), neutralizacin de pH, regulacin de caudal y estabilizacin trmica. La variedad de sistemas disponibles comercialmente es muy amplia para una completa revisin aqu. Los slidos ms gruesos se eliminan a travs de cribaje, mientras que aquellos de menor tamao se eliminan usando mecanismos de sedimentacin o flotacin. Los principios bsicos se revisan a continuacin. Primeramente, ser necesario neutralizar y estabilizar el flujo y composicin del efluente.

2.1.1. Neutralizacin y Regulacin de Caudal y Neutralizacin de pH

Se aplica cuando el efluente tiene un pH fuera de los lmites aceptables. Normalmente, se usan cidos (o bases) para llevar el pH a un rango cercano a 7. En aquellos casos donde existan lneas cidas y bsicas de concentraciones similares, ser posible neutralizarlas mezclndolas con anterioridad al tratamiento primario. En la actualidad, se usa sistemas automticos de control de pH, los que permiten una buena regulacin del pH frente a cambios de carga y flujo. El diseo de los tanques de neutralizacin es muy sencillo, y no presenta mayores problemas de ingeniera, dado que la reaccin de neutralizacin qumica es muy rpida. Normalmente, la neutralizacin y la estabilizacin de flujo se efectan en el mismo tanque.

Estabilizacin de Flujo Normalmente, el flujo y composicin de los residuos lquidos presenta enormes variaciones durante la operacin rutinaria de la planta, reflejando diferentes operaciones que tienen lugar durante el proceso (ej.: lavado de los reactores). Ello puede presentar serios problemas, particularmente para las operaciones de tratamiento secundario, que se caracterizan por ser procesos muy lentos, cuya eficiencia es muy sensible a las variaciones de flujo y concentracin. Para garantizar un flujo y carga lo ms constante posibles se puede usar un tanque de almacenamiento (homogenizador), con un tiempo de residencia lo suficientemente largo como para amortiguar las variaciones. El tiempo de residencia (normalmente, entre 4 y 24 horas) est determinado por las caractersticas de operacin de la planta, la biodegradabilidad del material orgnico y el tipo de tratamiento secundario. Un tiempo de residencia muy largo, implicar un tanque de mayor volumen (es decir, mayor costo), y puede dar lugar a crecimiento microbiano, malos olores, etc... Cuando se trate de volmenes de lquido muy grandes (ej.: miles de m3), se puede usar lagunas de estabilizacin. La segregacin de las lneas residuales de mayor contenido orgnico (que requieren de tratamiento secundario) puede resultar en una substancial disminucin del flujo, con la consiguiente reduccin del volumen del tanque de retencin.

2.1.2. Eliminacin de Slidos Gruesos

Los slidos gruesos flotantes (ej.: astillas, corteza), pueden ser eliminados a travs de cribas o tamices. Se debe especificar la anchura del canal y de las barras de la criba, sobre la base de la velocidad requerida para evitar la sedimentacin de los slidos. Dicha velocidad de flujo a travs de la criba debe exceder 0,5 m/s, lo cual requiere de una adecuada seleccin de la anchura del canal. Los slidos son removidos mecnicamente (dragas), en forma continua. Las arenas y gravas se deben eliminar para evitar la abrasin. Un desarenador bien diseado debe remover al menos 95% de las partculas con dimetro mayor de 0,2 mm. Para evitar la eliminacin de materia orgnica, que puede producir descomposicin posterior, se usa una velocidad de 0,3 (m/s), que permite eliminar los slidos inorgnicos, pero no los orgnicos. Otros diseos incluyen desarenadores aireados, donde el aire produce corrientes suaves que impiden la sedimentacin de materia orgnica, pero no de la inorgnica.

2.1.3. Sedimentacin Primaria

Se debe retirar los slidos suspendidos (0,05-10 mm en dimetro), cuando estos estn presentes en gran cantidad. No es esencial removerlos antes del tratamiento biolgico, pero su separacin fsica (primaria), puede conducir a la eliminacin de un 30-40% de DBO (dependiendo de la biodegradabilidad de los slidos). As, se puede reducir la carga orgnica para el tratamiento biolgico, y reducir la cantidad de lodos biolgicos generados. La sedimentacin es, por lo tanto, el proceso de tratamiento de aguas ms usado.

Tipos de tanques de sedimentacin: Un tanque ideal debe tener 4 caractersticas:

La zona de entrada debe facilitar la reduccin y uniformizacin de la velocidad del efluente.

Un canal de salida, para captar el lquido clarificado, con trampas para el material flotante (ej.: aceites).

Una zona de sedimentacin que representa la capacidad del tanque. En esta zona tiene lugar la sedimentacin, y no debe presentar cortocircuitos o reas estancadas.

Una zona de almacenamiento y eliminacin de los sedimentos.

Existen 3 tipos de diseos:

Tanques de flujo horizontal: Normalmente son rectangulares. Tienen la alimentacin por uno de los extremos y la salida por el extremo opuesto.

Tanques de flujo radial: De forma circular, con alimentacin en el centro, fluyendo hacia el exterior radialmente. La velocidad es ms alta al centro, y disminuye hacia la periferia.

Tanques de flujo ascendente: Ya sea de forma circular o cuadrada, con un suelo de pendiente fuerte. La alimentacin se hace desde el centro del tanque, bajo la superficie, hacia abajo. Debido a la configuracin del fondo, el flujo cambia de direccin bruscamente hacia arriba, y los slidos sedimentan cerca de la periferia. Son muy eficientes.

Existen diferentes tipos de sedimentacin:

Sedimentacin Tipo 1: partculas discretas (ej.: sedimentacin de arenas y gravas).

Sedimentacin Tipo 2: partculas floculantes sin interaccin (ej.: sedimentacin primaria).

Sedimentacin Tipo 3: partculas floculadas que interactan debido a la alta concentracin de flculos. (ej.: sedimentacin de lodos biolgicos).

Sedimentacin Tipo 4: en este caso existe una alta concentracin de partculas, que forman una estructura estable. La sedimentacin ocurre debido a la compresin que ejercen las partculas que se agregan a la parte superior de la estructura.

2.1.4. Flotacin

La flotacin se usa para eliminar slidos y material no disuelto agregando burbujas de aire para lograr una densidad aparente menor que la del lquido. Tambin se utiliza para concentrar los lodos.

A. Flotacin con aire disuelto (FAD)

Al agregar aire bajo presin, se forman millones de microburbujas (dimetro 0,02-0,1 mm) que se meten dentro de los flculos, o se nuclean alrededor de los slidos suspendidos, o quedan atrapadas en los flculos durante su formacin (especialmente cuando se agregan agentes coagulantes o floculantes). La densidad aparente del conglomerado disminuye, y flota en la superficie.En algunos diseos, el aire slo se agrega a una parte de la alimentacin; en otros casos, se recicla parte del efluente clarificado, al que se le agrega el aire comprimido.Las principales variables de diseo son: presin, razn de reciclo, tiempo de retencin, concentracin de slidos en la alimentacin. Ya que la flotacin depende del tipo de superficie del material particulado, los parmetros de diseo deben ser obtenidos a partir de datos de laboratorio especficos para el agua residual a tratar. En particular, el volumen de aire por unidad de masa de slidos, debe ser determinado en base a experimentos, utilizando una celda de flotacinLa flotacin es muy usada en la separacin y recuperacin de fibra celulsica, grasas, carbohidratos y protenas. Presenta menos riesgo de malos olores, ya que la aireacin evita la descomposicin anaerbica del material biodegradable.

B. Electroflotacin

El equipo consiste en un tanque (que acta como ctodo) y varios nodos. Se aplica directamente una corriente, usando un voltaje de 10-15 volt. Los cationes formados en el ctodo neutralizan las cargas negativas de las partculas, las que coagulan y luego son flotadas por las microburbujas formadas electrolticamente. La carga elctrica de las substancias coloidales y emulsificadas de origen industrial es generalmente negativa. El proceso de electroflotacin neutraliza elctricamente las cargas de las partculas, las que pueden flocular y ser llevadas a la superficie por microburbujas de oxgeno e hidrgeno que se forman por accin electroltica.Permite tratar aguas con concentraciones de slidos flotantes de 9-12%, comparados con 3-5% en el caso de la FAD, sin que se requieren agentes floculantes, ni reciclo. Sin embargo, pueden existir problemas de corrosin en el nodo.

2.2. Tratamiento secundario

El material orgnico solubilizado o en estado coloidal, puede ser utilizado como fuente de carbono por parte de microorganismos existentes en el medio, transformndolos en subproductos voltiles y en componentes celulares. A su vez, las clulas microscpicas pueden ser separadas del efluente, utilizando tcnicas de separacin slido/lquido.Estos principios son utilizados en los sistemas de tratamiento biolgico de efluentes contaminados con material orgnico bioutilizable. Las diferencias entre los diferentes procesos, se manifiestan en el tipo de microorganismos utilizados, la configuracin de los biorreactores, su modo de operacin y el tipo de actividad biolgica presente.En estos sistemas, los contaminantes orgnicos son degradados por organismos que los transforman en compuestos ms sencillos, de fcil eliminacin (ej.: CO2, CH4) o incorporados al proceso de sntesis de material celular y, por lo tanto, concentrados en la biomasa. Esta ltima puede entonces ser eliminada con ms facilidad por procesos de separacin slido-lquido.

2.2.1. Sistemas de Tratamiento Aerbico

Los procesos aerbicos de tratamiento de efluentes estn diseados para acelerar los procesos de aireacin natural y bioxidacin del material orgnico. Nos referiremos aqu a las lagunas de aireacin, a los sistemas de lodos activados (en sus variaciones ms relevantes) y a los filtros biolgicos. En cada caso, se mostrarn las caractersticas operacionales bsicas y los parmetros de diseo de importancia. Ya que la aireacin es de primera importancia para los procesos aerbicos, es necesario comenzar esta seccin revisando los conceptos bsicos de aireacin.

A. AireacinUna gran parte de los costos de operacin es debido al consumo energtico asociado con la aireacin. Por lo tanto, es importante disear y operar los sistemas eficientemente, para reducir el impacto econmico.La transferencia de oxgeno en los sistemas aerbicos puede ser llevada a cabo de varias maneras, por ejemplo: mecnicamente, difusores de aire comprimido, alimentacin con oxgeno puro, etc. Sin embargo, no importando cual sea el sistema, las leyes fsicas que gobiernan la transferencia son comunes a todas ellas. El modelo ms usado para explicar la absorcin de oxgeno en un lquido supone que la velocidad de transferencia est limitada por la resistencia difusional impuesta por la pelcula lquida estancada, presente en torno a la interfase gas - lquido.Las molculas de oxgeno son transferidas por difusin, a travs de la pelcula lquida que se forma en torno a la burbuja de aire. La fuerza motriz de dicho proceso es el gradiente de concentracin de oxgeno disuelto a travs de dicha pelcula lquida. El oxgeno disuelto en el lquido inmediatamente en contacto con el gas tendr una concentracin muy cercana a su valor de saturacin. Si la concentracin de oxgeno disuelto en el seno del lquido es inferior a la concentracin de saturacin, se establece un flujo difusional desde la interfase hasta el seno del lquido, a travs de la pelcula estancada. El transporte de las molculas de oxgeno desde el seno del lquido hasta las inmediaciones de los microorganismos es por conveccin y, posteriormente, cruzan la pared celular dentro del sistema microbiano, de acuerdo a su tasa metablica (la que a su vez depender de la cantidad de nutrientes orgnicos (DBO)).Los principales factores que afectan la Concentracin de Saturacin son la temperatura y la presin parcial de O2 en el gas.

Mtodos de AireacinExisten dos tcnicas generales de aireacin: mecnica y por difusores.Aireacin Mecnica: La agitacin en la interfase aire-lquido produce miles de gotas que entran en contacto con la atmsfera. Existen diversos diseos (ej.: sistemas superficiales, chorros de lquido, y sistemas combinados (agitacin y aspersin)). Los aireadores superficiales pueden ser montados verticalmente (en casi todos los casos, de turbina) u horizontalmente (slo en el caso de zanjas de oxidacin, de paletas). Aireacin por Difusores: Los difusores estn montados en el fondo del reactor y el aire se alimenta en burbujas. La transferencia de oxgeno tiene lugar durante el ascenso de las burbujas. Las corrientes generadas debido al burbujeo ayudan a agitar la mezcla de lquido y microorganismos. Normalmente, no todo el O2 alimentado es transferido, y la eficiencia de utilizacin en los sistemas de difusores, es baja (1-15%).

B. Configuracin del Biorreactor

Modo Discontinuo (Por lotes o batch): En este modo de operacin, se presentan cuatro etapas sucesivas: alimentacin, aireacin, sedimentacin, vaciado del sobrenadante y comienzo de un nuevo ciclo. El tiempo requerido para completar un lote comprende el tiempo de carga del reactor, el tiempo requerido para la bioreaccin y el tiempo para descarga. Los tiempos de carga y descarga pueden ser muy grandes cuando el volumen de lquido a tratar es alto, por lo que el modo discontinuo se prefiere slo para pequea escala de operacin.Modo Continuo: Se utiliza cuando la escala de operacin es grande.Reactores perfectamente agitados: Su principal ventaja radica en el hecho que el afluente es rpidamente diluido en el reactor, actuando como amortiguacin contra la presencia de sustancias txicas que pueden estar presentes en la alimentacin. La carga es uniforme en todo el reactor, con necesidad uniforme de O2. En la prctica, pueden existir problemas de cortocircuitos hidrulicos, debido a un mal diseo. Tambin se presentan problemas debido a baja sedimentabilidad de los flculos. En general, esta configuracin de reactor requiere un mayor volumen que los reactores tipo flujo pistn.Reactores flujo pistn: Existe un gradiente axial de DBO decreciente a lo largo del reactor, creciente concentracin de lodos, y decreciente concentracin de O2 disuelto. Usualmente, son zanjas largas y angostas, o se puede aproximar a partir de un gran nmero de reactores completamente mezclados, en serie. En la prctica, es mejor usar tanques en series, ya que cada uno de ellos puede tener su propio aireador diseado ad-hoc. Generalmente se utiliza aireacin graduada a lo largo del reactor flujo pistn, con una tasa mayor al comienzo, disminuyendo a lo largo del reactor. Los problemas de sedimentabilidad son mucho menores en los reactores de flujo pistn.

C. Lagunas de Aireacin

Son relativamente baratas y, aparentemente, fciles de operar. Normalmente tienen 2-6 m de profundidad, con una gran superficie. En el caso de las lagunas de maduracin, donde se tienen largos tiempos de residencia, la principal fuente de O2 proviene de la actividad fotosinttica de las algas, llegndose a niveles de oxgeno disuelto de 20-30 g/m3. En climas con menor disponibilidad de luz solar esto no es muy eficiente.La estructura de la poblacin microbiana en el reactor depende del tipo de afluente y de las caractersticas de aireacin. Una buena aireacin elimina la presencia de algas y provee una poblacin bacteriana heterotrfica con buenas caractersticas de floculacin.Los aireadores cumplen dos roles: oxigenacin del efluente y agitacin, para evitar la sedimentacin de los flculos en la laguna. Los aireadores mecnicos pueden ser flotantes o fijos. En caso de lagunas ms profundas, se usa turbinas sumergidas

Los sedimentos se pueden digerir naturalmente cuando la temperatura del agua en el fondo excede los 20 C (verano, clima tropical). En climas fros, los sedimentos se acumulan en el fondo, requiriendo una limpieza peridica..Los problemas tpicos asociados a las lagunas de tratamiento son: mala distribucin del lquido en la laguna, variaciones estacionales de temperatura, malos olores, generacin de lodos en el efluente y baja eliminacin de organismos patgenos.Las lagunas de aireacin se justifican en aquellos casos donde existe una adecuada disponibilidad de terreno a bajo costo. Sin embargo, su implementacin no es recomendable en el caso de industrias que contienen contaminantes de baja biodegradabilidad, ya que pueden resultar inadecuadas para cumplir con la legislacin ambiental.Se recomienda utilizar lagunas en serie para permitir una mayor estabilidad operacional, a la vez de que dicho arreglo ayuda a "especializar" cada laguna, de acuerdo a las caractersticas del afluente que recibe. Por ejemplo, la primera laguna recibe la mayor concentracin de DBO, por lo que tendr requerimientos de aireacin ms altos; las lagunas de las etapas finales presentarn bajas concentraciones de DBO y una mayor proporcin de N y P, lo que puede generar una mayor actividad fotosinttica.Es interesante usar plantas acuticas (ej.: jacinto acutico) en la ltima laguna, ya que ello permite reducir los niveles de nitrgeno en el efluente, as como los slidos suspendidos y iones que son adsorbidos por las races de las plantas. Un aspecto importante de estos sistemas radiculares es que ofrecen condiciones apropiadas para la formacin de una rica cadena trfica (rizosfera), lo que facilita la remocin de diversos tipos de contaminantes. Las plantas acuticas se usan extensivamente en aquellas zonas climticas donde son abundantes. Su alta capacidad para captar metales pesados de los efluentes las transforma en un valioso agente depurador. Sin embargo, dichas plantas deben ser cosechadas, lo que genera un problema adicional de eliminacin de slidos.

D. Sistema de Lodos Activados

El sistema de lodos activados es un sistema de tratamiento biolgico de mayor velocidad de degradacin, debido a que se mantiene una alta concentracin de biomasa en el reactor. El sistema consta de dos etapas bsicas:Biorreactor aireado: Donde la biomasa natural (lodos activados) degrada/metaboliza los componentes orgnicos; se forman flculos.Sedimentador: Donde los flculos (lodos) son separados del lquido clarificado y parcialmente reciclados al biorreactor.La existencia de reciclo de biomasa, implica mantener una poblacin microbiana ms alta en el reactor, alcanzando mayores tasas de conversin, para un volumen y tiempo de residencia (hidrulico) dado.En un estudio preliminar, interesar determinar el volumen del biorreactor, su configuracin bsica (flujo pistn vs reactor agitado), las dimensiones del sedimentador, los requerimientos de aireacin, y otros datos operacionales bsicos (razn de reciclo, concentraciones, etc.).

Caractersticas Generales de los Lodos ActivadosEste tipo de sistemas incluye una amplia gama de diseos, de acuerdo a su configuracin, mtodo de aireacin y caractersticas operacionales. Bsicamente, las aguas residuales se ponen en contacto con una poblacin de microorganismos en un biorreactor, bajo condiciones aerbicas. Los microorganismos consumen el material orgnico disuelto y suspendido. El efluente del reactor se alimenta a un sedimentador (u otro sistema de separacin slido-lquido), donde se obtiene el efluente final clarificado, mientras que los flculos microbianos (lodos) son concentrados y reciclados parcialmente al biorreactor.En el reactor, la materia orgnica disuelta se elimina rpidamente, debido a adsorcin en los flculos y aglomeracin del material orgnico suspendido. La degradacin metablica del material orgnico tiene lugar ms lentamente, por accin de los microorganismos presentes. En este proceso, parte del material orgnico se oxida a CO2 (mineralizacin) y parte se convierte en nueva masa celular (asimilacin). Parte de la masa microbiana muere y se descompone regenerando el material orgnico disuelto. Los lodos desechados representan la cantidad neta de biomasa producida por asimilacin.La naturaleza floculante de los organismos es un factor fundamental, tanto para la adsorcin de materias coloidales, inicas y en suspensin dentro del agua residual, como para la separacin rpida y efectiva de la biomasa del agua tratada.

E. Variantes del Sistema de Lodos Activados ConvencionalExisten muchas variaciones, tanto en configuracin como en mtodo de aireacin.Estabilizacin por Contacto: Es apropiado para sistemas completamente mezclados (donde se generan problemas de sedimentabilidad). En ella, el reciclo contiene una alta concentracin de lodos, que se mezcla con la alimentacin en un tanque pequeo. Ello permite un contacto de alrededor de 1/2 hora para que se adsorba y aglomere gran parte de la DBO. Luego se separan los lodos en el sedimentador y se alimentan a un tanque de estabilizacin, donde se someten a alta aireacin para que se produzca la biodegradacin del material adsorbido. El tiempo de residencia en el estabilizador es de aproximadamente 12 horas. Despus de la estabilizacin, los lodos son reciclados al estanque de contacto. La ventaja del proceso es que gran parte de la aireacin tiene lugar en el estabilizador, donde slo estn los lodos sedimentados despus de la fase de contacto. Este proceso es efectivo solamente en aquellos casos en que gran parte del DBO puede ser rpidamente adsorbido y aglomerado por los flculos. Es importante desarrollar un intenso trabajo de laboratorio para estudiar las caractersticas de adsorcin.Zanjas de oxidacin: Es un tpico ejemplo de flujo pistn. El mezclado y la aireacin se efectan utilizando paletas rotatorias. Es un diseo adecuado para la aireacin prolongada, con un alto tiempo de residencia de lodos. Operan con baja carga orgnica, del orden de 0,2 (kg DBO m3 da1).Procesos avanzados: Permiten una mayor velocidad de transferencia de oxgeno al aumentar la presin parcial del O2 en el gas. De este modo, se tiene una mayor fuerza motriz al aumentar la concentracin de saturacin en el lquido.

F. Filtros Biolgicos Los sistemas de tratamiento biolgico basados en microorganismos inmovilizados en matrices inertes se caracterizan por tener una gran concentracin de biomasa y son muy simples de operar). Su eficiencia depende de una buena distribucin del material orgnico, del estado de la masa microbiana y de la circulacin de aire a travs del lecho. Generalmente, el aire circula por conveccin, debido a las diferencias de temperatura que se generan debido a las reacciones bioqumicas exotrmicas. Los lechos ms sencillos son de roca o escoria de 3-10 cm, con filtros de hasta 3 m de profundidad. En la actualidad existen medios sintticos ms livianos, de gran rea especfica, lo que permite construir biorreactores de alturas de hasta 12 m. La nueva masa celular formada es arrastrada por el efluente y separada en un sedimentador secundario. En muchos casos, parte del efluente clarificado se recircula. Normalmente, el lquido se introduce mediante brazos de alimentacin mecnicos. Los modelos son difciles de desarrollar en estos casos. Existen muchas variables: profundidad del lecho, flujo hidrulico, tasa de carga orgnica, tasa de recirculacin, tipo de lecho, transferencia de masa de material orgnico y oxgeno desde la fase lquida a la pelcula microbiana.

G. Diseo de Clarificadores Secundarios Todos los procesos de tratamiento biolgico de efluentes generan biomasa, a una tasa de alrededor de 0,5 (kg biomasa/kg DBO removido). Los microorganismos representan la carga orgnica de la corriente original, metabolizada en formas orgnicas ms concentradas y de mayor peso molecular. Las bacterias y protozoos floculantes deben ser separados del efluente antes de que ste sea emitido a los medios receptores. Dicha separacin normalmente se logra usando sedimentadores (clarificadores) u otras operaciones para la separacin slido-lquido. El diseo de dichos clarificadores no es sencillo, dado que es una sedimentacin Tipo 3. Para lograr una separacin satisfactoria es necesario usar procedimientos de diseo basados en datos experimentales sobre las caractersticas de sedimentacin de los lodos biolgicos. Generalmente, los sedimentadores secundarios requieren tiempos de residencia del orden de 4 horas. Se debe evitar que los microorganismos permanezcan mucho tiempo en el clarificador y puedan generar una gran actividad metablica, ya que ello dificulta su sedimentacin.

2.2.2. Sistemas de tratamientos anaerbicos

An cuando los procesos aerbicos han monopolizado el tratamiento secundario de las descargas industriales, en la actualidad existe un enorme impulso para aprovechar los avances experimentados en el procesamiento anaerbico. El proceso anaerbico se usa masivamente en el tratamiento de los lodos producidos por los procesos aerbicos; de esta manera se reduce el volumen final de los lodos, se estabilizan biolgicamente (eliminacin de patgenos) y se aprovecha parte del potencial energtico. Entre las ventajas de los procesos anaerbicos se puede citar:

Integracin energtica

Menor produccin de biomasa.

Menores requerimientos de nutrientes inorgnicos.

No se requiere aeracin; menores costos energticos.

Se pueden dejar sin uso por largos perodos (1-25 ao) y se reactivan rpidamente (1-3 das).

Resistente a choques orgnicos.

Entre sus principales limitaciones, se pueden mencionar:

Menor tasa de eliminacin de DBO por unidad de biomasa.

La puesta en marcha inicial puede demorar meses (1-6 meses).

La retencin de bioslidos es crtica, debido a la baja tasa de produccin de lodos.

Debido a las condiciones reductoras, se producen tambin muchos otros compuestos (H2S, mercaptanos, cidos orgnicos y aldehdos) produciendo corrosin y malos olores.

Muchos de los problemas experimentados en el pasado (que le generaron una mala reputacin) se debieron a la ignorancia sobre los aspectos fundamentales del proceso. Enormes esfuerzos en los 70 y 80 derivaron en nuevos esquemas que presentan atractivo potencial y existen centenares de plantas anaerbicas operando en gran escala en diferentes rubros industriales en todo el mundo. La degradacin anaerbica es un proceso de biodegradacin en mltiples etapas, que incluye un amplio rango de bacterias, las cuales se pueden agrupar en 3 categoras:

Los compuestos de alto peso molecular (ej.: protenas) sufren primero hidrlisis y son transformados en molculas simples (azcares, glicerol, etc), las que luego son convertidas en cidos orgnicos, H2 y CO2 por las bacterias acidificantes.

Los cidos mayores son entonces convertidos a cido actico e H2 por las bacterias acetognicas.

La etapa final (metanognesis) incluye a tres tipos de bacterias que metabolizan CO2, H2, metanol, cido frmico y cido actico a metano.

A. Configuraciones del SistemaEn la prctica existen 5 configuraciones anaerbicas en uso: lagunas anaerbicas, sistemas de contacto, sistema anaerbico de flujo ascendente y manto de lodos (UASB), biofiltro anaerbico y lecho fluidizado. Estos sistemas se revisan brevemente a continuacin.

Lagunas Anaerbicas: Son el sistema anaerbico ms antiguo en uso (desde los aos 40). La laguna est cubierta con material plstico para mantener condiciones anxicas, recolectar el CH4 y controlar los malos olores. Las bacterias anaerbicas se desarrollan y permanecen suspendidas gracias a la conveccin producida por los gases generados. Se puede mejorar la agitacin con agitadores de baja velocidad y reciclo de slidos. Es importante permitir cierto grado de sedimentacin para facilitar la hidrlisis y degradacin de los slidos suspendidos. El CH4 se colecta en varios puntos; se mantiene una presin negativa dentro de la cubierta para mantenerla en contacto con la superficie del agua. Las lagunas anaerbicas son ideales para tratar efluentes con alta concentracin de slidos suspendidos (como podra ser el caso en muchas plantas celulsicas de pulpa mecnica y semiqumica), ya que los sedimentos pueden permanecer por largos perodos en el reactor, permitiendo su degradacin. Las lagunas anaerbicas permiten tratar los lodos residuales de tratamientos aerbicos a muy bajo costo. Permite tambin estabilizar el flujo de los efluentes debido a su gran volumen. Desgraciadamente, las lagunas requieren grandes extensiones de terreno, debido a la baja velocidad de las reacciones anaerbicas (7-10 das de retencin), y se pierde calor debido a la gran superficie externa.

Proceso Anaerbico de Contacto: Es similar a un proceso de Lodos Activados pero en condiciones anaerbicas. La reaccin tiene lugar en un reactor agitado, donde se incluyen los nutrientes requeridos, con control de T y pH. El efluente pasa a un tanque desgasificador donde se permite flocular a la biomasa antes de entrar a un sedimentador, que permite reciclar parte de la biomasa para mantener una alta concentracin de biomasa en el reactor. Una ventaja adicional es que los slidos adsorbidos en los lodos biolgicos tienen largos tiempos de residencia permitiendo su hidrlisis. Se ha medido cargas orgnicas de 1-2 (kg DBO removido m3 da1), a un 90% eliminacin y 35oC.

Sistemas de Flujo Ascendente (UASB): Desarrollado en Wageningen (Pases Bajos) en los aos 70. Es uno de los avances ms espectaculares en sistemas anaerbicos de alta tasa. Las bacterias forman grnulos densos que tienden a sedimentar y se mantienen como un manto en el fondo del reactor. La alimentacin entra por la parte inferior del reactor. Sobre el lecho existe una zona de manto ms floculado (3-10 kg lodos/m3). En el tope del reactor hay un separador de fases, para separar el biogas de los slidos atrapados en las burbujas ascendentes. Algunas variantes incluyen reciclo. Las principales ventajas del UASB son: - Tiene una puesta en marcha rpida, cuando se usa un inculo obtenido de una planta existente. - Existe una alta retencin de slidos, lo que permite tratar aguas con contenido orgnico bajo 0,4 (kg DBO/m3). - Se puede utilizar una carga orgnica de 3,5-5 (kg DBO removido m3 da1), a 35oC.

Filtros Anaerbicos: Los filtros anaerbicos no han encontrado gran acogida en la industria, debido al alto costo del empaque sinttico, a pesar de que hay casos exitosos en el sector de bebidas alcohlicas (ej.: Bacardi, Puerto Rico, ha operado contnuamente un filtro de 9200 m3, desde 1981). El concepto es similar al de un filtro aerbico. Puede operar con cargas orgnicas en el rango 4-15 (kg DBO m3 da1).

Lechos Fluidizados: Las bacterias estn adheridas a la superficie de partculas de arena, y son mantenidas en suspensin. Es el proceso anaerbico de alta tasa con mayor carga volumtrica: 17-40 (kg DBO m3 da1) y 80-90% eliminacin de DBO.

Eliminacin de S: El S inorgnico es uno de los principales problemas en la implementacin de sistemas anaerbicos en la industria de celulosa y otros sectores que producen efluentes con contenidos de azufre. Esto se puede mitigar, ya sea reduciendo su presencia en las aguas antes del tratamiento anaerbico, o usando sistemas en dos etapas. En la primera etapa se produce principalmente H2S el cual puede entrar en un ciclo de oxidacin posterior a SO2, mientras que en la segunda etapa se produce la metanacin.

Degradacin Anaerbica de los Lodos de Aireacin: Hasta ahora, el principal uso de los sistemas anaerbicos es el tratamiento de los lodos generados en los procesos aerbicos. Esto reduce el impacto ambiental de las descargas de lodos de aireacin (ej.: lodos activados), ya que los estabiliza biolgicamente, elimina los patgenos y reduce su volumen final. La digestin anaerbica de los lodos se hace en el rango mesoflico (35oC). Las caractersticas de este proceso son:

Si el diseo es adecuado, se puede lograr que el metano provea la energa no slo para el control de temperatura en la digestin, sino que tambin para la aeracin en los sistemas aerbicos presentes en la planta (turbinas de gas), u otros requerimientos energticos. Finalmente, los sistemas anaerbicos ofrecen una serie de ventajas, sobre todo si son usados en combinacin con los tratamientos aerbicos. Existe un gran esfuerzo de investigacin para estudiar la accin sobre efluentes recalcitrantes, organoclorados, etc. La utilizacin de sistemas segregados permite visualizar la implementacin de sistemas biolgicos adaptados a las caractersticas del material orgnico a eliminar.

2.3. Tratamiento terciario

En esta categora se incluye sistemas para eliminar otros contaminantes, tales como: metales, nitrgeno, fsforo, compuestos coloreados, y compuestos no biodegradables. Algunos de estos se describe brevemente a continuacin:

2.3.1. Sistemas biolgicos para la eliminacin de nitrgeno:

El amonio puede ser transformado en nitrato, utilizando bacterias nitrificantes en medio aerbico; el nitrato puede ser eliminado en una etapa posterior, bajo condiciones anaerbicas, donde bacterias denitrificantes lo transforman en N2. Los procesos de nitrificacin y denitrificacin se describen en el Captulo 2).

2.3.2. Oxidacin avanzada:

Permite eliminar compuestos orgnicos txicos, compuestos cromforos u otros compuestos orgnicos no biodegradables: Se pueden utilizar agentes oxidantes tales como ozono o perxido de hidrgeno, que generan radicales libres OHaltamente reactivos.

2.3.3. Carbn activado

La adsorcin en carbn activado se utiliza para eliminar metales, compuestos orgnicos, y cromforos. El contaminante se adsorbe en la superficie del carbn; sin embargo, ello resulta en un residuo slido que debe ser tratado. Los carbones activados comerciales presentan un rea especfica del orden de 1000 m2/g, con capacidades de adsorcin en el rango 10-400 (g contaminante / kg de carbn). El carbn se puede reactivar desorbiendo el contaminante utilizando vapor o gases a alta temperatura.

2.3.4. Precipitacin qumica:

La precipitacin qumica en el tratamiento de aguas residuales implica la adicin de compuestos qumicos para alterar el estado fsico de compuestos disueltos y de slidos suspendidos, y facilitar la separacin slido/lquido. La formacin del precipitado permite adsorber molculas orgnicas y metales disueltos, y eliminar coloides. Los coloides son partculas suspendidas en agua de pequeo tamao (inferior a 0,5 m) que forman dispersiones estables. Los coloides hidrofbicos son dispersiones de compuestos insolubles, mientras que los hidroflicos son soluciones de molculas con dimensiones coloidales (polmeros, macro-molculas) que presentan grupos funcionales ionizables ( -COO-H+ , -SiO-H+ , -NH4+). Para separar los coloides de una solucin acuosa es necesario, por lo tanto, desestabilizar las partculas coloidales e inducir la agregacin. Para ello, se requiere neutralizar o superar las cargas superficiales, mediante la adicin de cargas inicas para neutralizar, ajuste de pH, o adicin de polielectrolitos que se semisorben y actan como puentes entre partculas

2.3.5. Precipitacin de xidos metlicos hidratados

Los iones metlicos (Mz+) (ej. Ni, Cu, Pb, Al, Zn) en solucin acuosa estn asociados a las molculas de agua en diferentes grados de hidratacin: La precipitacin de los xidos metlicos hidratados ocurre a travs de una secuencia de etapas, a medida que el pH o la actividad del metal aumenta. El precipitado se forma cuando se supera el producto de solubilidad. Adems, las especies metlicas inicas pueden ser adsorbidas sobre el hidrxido precipitado. Esta adsorcin ocurre incluso contra las fuerzas de repulsin electrostticas, en un rango de pH crtico donde la hidrlisis comienza. Por ejemplo, el Zn, Cu y Cd son fuertemente adsorbidos por Fe(OH)3 precipitado a pH 8-9. A un pH dado, el grado de adsorcin depende del tipo de anin, de las concentraciones de las especies y del tipo de metal

2.3.6. Hidrlisis cida y alcalina:

La degradacin hidroltica de compuestos txicos o persistentes puede efectuarse en condiciones cidas y alcalinas, dependiendo de la naturaleza de tales compuestos. Por ejemplo: - Hidrlisis de cianato (HOCN + H+ NH4+ + CO2 ) - Descomposicin de pesticidas por hidrlisis cida y alcalina - Descomposicin de residuos de nylon mediante hidrlisis alcalina - Hidrlisis de residuos fluoroboratos, por hidrlisis cida, seguida de hidrlisis alcalina.3. TRATAMIENTO DE RESIDUOS GASEOSOS 3.1. Sistemas de tratamiento de residuos gaseosos La contaminacin atmosfrica reviste gran importancia, debido a su enorme impacto directo sobre la salud humana. Cada persona adulta respira 15-28 m3/da de aire y posee una superficie alveolar en sus pulmones de alrededor de 65 m2. La mayora de los contaminantes presentes en el aire puede encontrar fcilmente su camino hacia la sangre, debido a que la transferencia de materia a travs de la pared de los capilares pulmonares es muy poco selectiva.

Los contaminantes atmosfricos ms comunes incluyen: materiales particulados, aerosoles, xidos de azufre, xidos de nitrgeno, hidrocarburos, ozono, oxidantes fotoqumicos, dixido de carbono, monxido de carbono, ruido, radiaciones, etc...

En la industria, los contaminantes atmosfricos se generan a partir de los procesos de combustin, procesamiento qumico o biolgico, o durante la transformacin de las materias primas. Existen dos mecanismos generales para abatir la carga contaminante de las emisiones gaseosas, a saber:

Separar los contaminantes de aquellos gases inofensivos y transferirlos a fase lquida o slida. Convertir los contaminantes en productos inocuos que puedan descargarse en la atmsfera con mnimo impacto ambiental.

En el primer caso, se retira el contaminante de la fase gaseosa, mediante procesos fsicos y fsico-qumicos tales como absorcin, adsorcin, precipitacin o sedimentacin. De este modo, se genera una nueva lnea residual que requiere atencin. Tal es el caso de la eliminacin de material particulado mediante ciclones o precipitadores electrostticos, donde se obtiene un slido residual formado por las partculas retiradas de la fase gaseosa.

Por otra parte, los sistemas de depuracin basados en procesos qumicos incluyen reacciones de oxidacin y reduccin para transformar el contaminante original en un compuesto inocuo. El sistema ms utilizado se basa en la oxidacin del contaminante utilizando aire. Por ejemplo, los compuestos orgnicos voltiles pueden ser transformados en CO2 y H2O mediante combustin. Si hay presencia de S (por ejemplo, en los mercaptanos) y N (por ejemplo, aminas) en las molculas orgnicas, se forma tambin SO2 y NOX como producto de combustin, respectivamente. En los procesos de transformacin qumica se debe evitar a toda costa la formacin de compuestos residuales de mayor impacto que los contaminantes originales. Por ejemplo, la combustin de compuestos clorados puede generar compuestos voltiles txicos y corrosivos.

En la prctica, los sistemas de depuracin de gases presentan una combinacin de operaciones unitarias destinadas a eliminar los diferentes contaminantes de la corriente residual, en forma secuencial. Por ejemplo:

1. Eliminacin de material particulado de mayor tamao, mediante ciclones. 2. Eliminacin de material particulado fino, mediante filtros de alta eficiencia o precipitadores electrostticos. 3. Eliminacin de SO2, mediante absorcin alcalina o adsorcin con limonita. 4. Eliminacin de compuestos orgnicos voltiles (por ejemplo, compuestos odorferos), mediante combustin a alta temperatura.

3.2. Sistemas de remocin para material particulado

Si la corriente gaseosa residual contiene material particulado, se puede utilizar mtodos de separacin de slidos de las corrientes gaseosas, tales como ciclones, filtros, precipitadores electrostticos y lavadores.

3.2.1. Ciclones: Son ampliamente utilizados para capturar cenizas y polvos. Se basan en la accin de la fuerza centrfuga sobre la partcula. Estn formados por un cuerpo principal cilndrico-cnico, donde los gases son alimentados tangencialmente. Al interior del equipo se forman dos vrtices: uno perifrico (descendente) y otro central (ascendente). Las partculas ms pesadas son lanzadas hacia las paredes, depositndose en la parte inferior del cono. El resto del gas forma un vrtice central, que circula hacia arriba y sale por la parte superior del cilindro. La principal ventaja de los ciclones radica en su gran sencillez de construccin y bajos costos de instalacin, operacin y mantencin; adems, permiten recuperar los slidos secos. Sin embargo, pueden sufrir deterioro debido a la circulacin de slidos abrasivos a alta velocidad, y presentan una baja eficiencia de remocin para granulometras pequeas (menores de 10 m).

3.2.2. Filtros: Son ampliamente utilizados a escala industrial. El gas se hace circular a travs de la unidad filtrante, donde los slidos quedan retenidos. A medida que la operacin transcurre, se forma una pelcula de slidos que incrementa la capacidad de filtracin, pero que aumenta progresivamente la prdida de carga. Por lo tanto, los filtros deben ser limpiados peridicamente, ya que una vez que se colmatan, la prdida de carga puede ser 10 veces mayor que la del filtro limpio.

Los sistemas de limpieza incluyen: Sistemas mecnicos por vibracin, uso de aire en contracorriente y choques de aire comprimido. Generalmente, los filtros se disean en mdulos separados, de modo que algunos mantengan su operacin, mientras otros se someten a limpieza. Como medio filtrante, se utilizan filtros de fibras naturales (lana, algodn) y fibras sintticas (polister, polipropileno, poliamida, PVC, fibra de vidrio). Los factores que determinan su seleccin son: costos, permeabilidad al aire, resistencia mecnica, resistencia contra cidos y lcalis, hidrofobicidad y resistencia a altas temperaturas.

Se puede lograr altas eficiencias de depuracin, llegando a remover el 100% de las partculas de 1 m. Adems, se recupera el producto seco y no se generan efluentes lquidos. Sin embargo, su uso est restringido por las altas temperaturas (generalmente, hasta un mximo de 250C para la fibra de vidrio) y los peligros de explosiones e incendios en el caso de polvos de alta combustibilidad. Son mucho ms caros que los ciclones. 3.2.3. Precipitacin Electrosttica:Se basa en la accin de un campo elctrico sobre las partculas slidas cargadas elctricamente. Las partculas son cargadas mediante una corriente de electrones que circula entre los electrodos por efecto corona, gracias al alto voltaje existente entre ellos (del orden de 60 kvolts DC). Las partculas son atradas hacia electrodos colectores, donde se depositan y separan del resto de la corriente gaseosa. El gas fluye en direccin paralela a los electrodos.Son altamente eficientes para remover partculas de tamao pequeo, incluso menores de 1 m y presentan mnimas prdidas de carga. Puede recolectar ms del 99% de las cenizas de los gases de combustin.

3.2.4. Lavadores con lquido (scrubbers) Aqu se incluyen diversos equipos basados en la eliminacin del material particulado, mediante el uso de un lquido absorbente. Cualquier compuesto gaseoso que sea soluble en dicho lquido, tambin puede ser removido de la corriente gaseosa principa