SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes en el agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o reuso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de

aguas potables.

ETAPAS DEL PROCESO

El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas: pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria. Algunos autores llaman a las etapas preliminar y primaria unidas como etapa primaria.

TRATAMIENTO PRIMARIO PARA AGUAS RESIDUALES

El objetivo del tratamiento primario es la remoción de sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables, para disminuir la carga del tratamiento biológico, en caso de ser necesario. Los sólidos removidos en el proceso tienen que ser procesados antes de su disposición final, siendo los más usados los procesos de digestión anaeróbica y lechos de secado.

El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria.

Los procesos de tratamiento primarios para las aguas residuales pueden ser: tanques Imhoff, tanques de sedimentación y tanques de flotación.

Tanques Imhoff

Son tanques de sedimentación primaria en los cuales se incorpora la digestión de lodos en un compartimiento localizado en la parte inferior.

Pueden verse tanques Imhoff en muchas formas, rectangulares y hasta circulares, pero siempre disponen de una cámara o cámaras superiores por las que pasan las aguas negras en su período de sedimentación, además de otra cámara inferior donde la materia recibida por gravedad permanece en condiciones tranquilas para su digestión anaeróbica. De la forma del tanque se obtienen varias ventajas:

1) Los sólidos sedimentables alcanzan la cámara inferior en menor tiempo.2) La forma de la ranura y de las paredes inclinadas que tiene la cámara acanalada de

sedimentación, fuerza a los gases de la digestión a tomar un camino hacia arriba que no perturba la acción sedimentadora.

Funcionamiento

El agua que llega por el alcantarillado entra en la cámara (a) los sólidos van descendiendo lentamente y llegan al espacio (f).

En el espacio (f) se producen reacciones anaerobias, es decir sin la intervención del oxígeno.

Los fangos se depositan en la parte baja del espacio (f) y son retirados periódicamente por medio del tubo inclinado (b-c) y llevados a las piletas de secado de lodos.

El agua sale a través de las salidas (d) y pasan al paso siguiente del tratamiento.

Tanques de Sedimentación

Muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua residual se pasa a través de grandes tanques circulares o rectangulares.

Estos tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los sólidos fecales pueden situarse y el material flotante como la grasa y plásticos pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse.

El propósito principal de la etapa primaria es producir un líquido homogéneo capaz de ser tratado biológicamente y unos fangos o lodos que pueden ser tratados separadamente. Los tanques primarios de asentamiento se equipan generalmente con raspadores conducidos mecánicamente que llevan continuamente los fangos recogidos hacia una tolva en la base del tanque donde, mediante una bomba, se pueden llevar hacia otras etapas del tratamiento.

Siempre que un líquido que contenga solidos suspendidos (SS) se encuentre en estado relativo de reposo, los sólidos de peso específico superior al del líquido tienen tendencia a depositarse en y los de menor peso específico tienden a ascender.

La finalidad del tratamiento por sedimentación es eliminar los sólidos fácilmente sedimentables y del material flotante y, por lo tanto reducir el contenido de sólidos en suspensión en el agua

Tanque de Sedimentación Primario Circular.

Tanque de Flotación

Los sólidos cuya densidad es aproximadamente igual o menor que la del agua, no se pueden separar por sedimentación.El objetivo de la flotación es aumentar el empuje ascensional de los sólidos. Esto se logra mediante la generación de burbujas de gas finas. Las burbujas de gas se adhieren a los sólidos y los transportan a la superficie del agua, desde donde se pueden retirar los sólidos flotados. Condición para ello es que los sólidos sean hidrófobos, es decir, que sean más afines al aire que al agua. Los sólidos separados reciben el nombre de flotantes. El factor clave para la flotación es el tamaño de las burbujas de gas.

El proceso de flotación se usa en aguas residuales para remover partículas finas en suspensión y de baja densidad, usando el aire como agente de flotación. Una vez que los sólidos han sido elevados a la superficie del líquido, son removidos en una operación de desnatado. El proceso requiere un mayor grado de mecanización que aquel de los tanques convencionales de sedimentación.

Principio básico de la flotación por aire disuelto:1 burbujas de aire, 2 sólidos, 3 válvula de reducción de presión, 4 agua de circulación, 5 bomba, 6 flotantes, 7 rascador,A agua bruta, B aire comprimido, C agua depurada.

La norma Inen CPE 5 regula la construcción para diferentes casos de tratamiento de agua potable.

TRATAMIENTO SECUNDARIO PARA AGUAS RESIDUALES

El tratamiento secundario está diseñado para degradar sustancialmente el contenido biológico del agua residual, el cual deriva los desechos orgánicos provenientes de residuos humanos, residuos de alimentos, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales utilizan procesos biológicos aeróbicos para este fin.

Se considerarán tratamientos secundarios para los siguientes casos:

I. Para aguas residuales domésticas se considerarán como tratamientos secundarios los procesos biológicos con una eficiencia de remoción de DBO por encima del 82% por: lagunas de estabilización, lodos activados (incluyendo la modalidad de zanjas de oxidación), filtros biológicos, módulos rotatorios de contacto y lechos anaeróbicos fluidizados. En el caso de zanjas de oxidación se considerará adicionalmente el proceso de desnitrificación, que puede llevarse a cabo en forma accesoria.

II. Para el caso de desechos de algunas industrias se considerarán como secundarios los procesos físico - químicos que se diseñen sin tratamiento biológico.

Los tratamientos secundarios a diseñarse en el Ecuador serán preferiblemente de tipo biológico.Entre ellos se pueden seleccionar aquellos que utilicen biomasa en suspensión y aquellos que utilicen biomasa adherida. La selección del tipo de tratamiento deberá estar debidamente justificada en el estudio de factibilidad.

Entre los métodos de tratamiento biológico con biomasa en suspensión se preferirán aquellos quesean de fácil operación y mantenimiento y que reduzcan al mínimo la utilización de equipos mecánicos complicados o que no puedan ser reparados localmente. Entre estos métodos están las lagunas y los sistemas de lagunas de estabilización y las zanjas de oxidación de operación intermitente y continua. El sistema de lodos activados convencional y las plantas paquete de este tipo podrán ser utilizados sólo en el caso en que se demuestre que las otras alternativas sean inconvenientes técnica y económicamente.

Entre los métodos de tratamiento biológico con biomasa adherida se preferirán aquellos que sean de fácil operación y que carezcan de equipos complicados o de difícil reparación. Entre ellos están los filtros percoladores, los reactores con módulos rotatorios y los lechos anaeróbicos de contacto.

Lagunas de estabilización

Se entiende por lagunas de estabilización a estanques construidos de tierra, de profundidad reducida (< 5 m), diseñados para el tratamiento de aguas residuales, por medio de la interacción de la biomasa (algas, bacterias, protozoarios, etc.), la materia orgánica del desecho y otros procesos naturales (sub modelos hidráulicos y factores físicos, químicos y meteorológicos). La finalidad de este proceso es de entregar un efluente de características múltiples establecidas(DBO, DQO, OD, SS, algas, nutrientes, parásitos, enterobacterias, coliformes, etc.)

El tratamiento por lagunas de estabilización es aplicable para casos en los cuales la biomasa de algas y los nutrientes que se descargan en el efluente, pueden ser asimilados sin problema por el cuerpo receptor. El uso de este tipo de tratamiento es recomendado especialmente en los casos en los cuales se requiere un alto grado de remoción de organismos patógenos.

Lagunas anaeróbicas.Las lagunas anaeróbicas son generalmente empleadas como primera unidad de un sistema, en casos en donde la disponibilidad de terreno es limitada o para el tratamiento de desechos domésticos con altas concentraciones y desechos industriales, en cuyo caso pueden darse varias unidades anaeróbicas en serie.Se deberán diseñar un número mínimo de dos unidades en paralelo para permitir la operación en una de las unidades mientras se remueve el lodo de la otra.Las lagunas anaeróbicas son menos eficientes que las facultativas en la reducción de coliformes.

Lagunas aireadas.Las lagunas airadas son generalmente empleadas como primera unidad de un sistema, en casos en donde la disponibilidad de terreno es limitada o para el tratamiento de desechos domésticos con altas concentraciones y desechos industriales. Estas lagunas son muy empleadas en climas fríos.

Procesos de lodos activados

El proceso de los lodos activados para el tratamiento de aguas negras está basado en proporcionar un contacto íntimo entre las aguas negras y lodos biológicamente activos. Los lodos se desarrollan inicialmente por una aireación prolongada bajo condiciones que favorecen el crecimiento de organismos que tienen la habilidad especial de oxidar materia orgánica. Cuando los lodos que contienen estos organismos entran en contacto con las aguas negras, los materiales orgánicos se oxidan, y las partículas en suspensión y los coloides tienden a coagularse y formar un precipitado que se sedimenta con bastante rapidez. Es necesario un control de operación muy elevado para asegurar que se tenga una fuente suficiente de oxígeno, que exista un contacto íntimo y un mezclado continuo de las aguas negras y de los lodos, y que la relación del volumen de los lodos activados agregados al volumen de aguas negras que están bajo tratamiento se mantenga prácticamente constante.

Para el uso de lodos activados se consideran opciones utilizables, todas aquellas que tengan una eficiencia de remoción de la DBO igual o mayor al 85%. Entre las posibles variaciones se podrá seleccionar la aeración prolongada por zanjas de oxidación, en razón a su bajo costo. La selección de otro tipo de proceso se justificará mediante un estudio técnico-económico, en el cual se considerarán por lo menos los siguientes aspectos:

El costo de los procesos de tratamiento del líquido, incluyendo: Tratamientos preliminares y primarios Tanques de aeración y sedimentadores secundarios El costo de los procesos de tratamiento de los lodos, incluyendo la cantidad de lodo

producido por cada proceso El costo de los equipos de la planta Los costos operacionales de cada alternativa La dificultad de operación y las necesidades de operadores más o menos calificados La calidad del efluente

Zanjas de oxidaciónLas zanjas de oxidación son aplicables a pequeñas y grandes comunidades y constituyen una forma especial de aeración prolongada con bajos costos de instalación por cuanto no es necesario el uso de decantación primaria y el lodo estabilizado en el proceso puede ser desaguado directamente en lechos de secado. Este tipo de tratamiento es además de simple operación y capaz de absorber variaciones bruscas de carga. Dadas las características del proceso, su

eficiencia de tratamiento es más alta que en las demás variantes del proceso de lodos activados, normalmente en los siguientes intervalos:

DBO entre el 95% y 98% DQO entre el 90% y 95% Nitrificación sobre el 95%

FILTROS PELCOLADORES.

Es un Filtro biológico constituido por una masa o lecho fijo compuesto por una cama de grava o un medio plástico de material pedregoso, carbón entre otros, que trabaja bajo condiciones principalmente aeróbicas y es en donde se rocían las aguas negras pre –tratadas sobre el filtro para la depuración de la misma al pasar por medio de una capa de sustancia porosa. En este sistema los microorganismos se apegan al medio del lecho formando una capa biológica, donde la materia orgánica se degrada por la biomasa que cubre el material del filtro. Todo con el fin de eliminar los contaminantes del agua median la percolación de las aguas negras. 

El tratamiento previo a los filtros percoladores será: Cribas, desarenadores y sedimentación primaria (convencional o con tanques Imhoff).

Elementos de Filtro Percolador

BIBLIOGRAFIA

Norma INEN CPE 5. Décima Parte “Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales”. Paginas: 230 - 260

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/4189/Capitulo1.pdf

http://www.slideshare.net/dariodfea/tratamiento-secundario-aguas-residuales

http://filtrospc.blogspot.com/

http://www.monografias.com/trabajos74/lodos-activos/lodos-activos.shtml

pondrás en la diapositiva