REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE QUMICA

ECOLOGA Y CONTAMINACIN

Aguas

Residuales

INTEGRANTES

Araujo Zoraida C.I. 17.266.578

Genessys Herrera C.I20.712.509.

Maracaibo, Junio de 2013

Introduccin

Las aguas residuales hoy en da son un grave problema que acorrala el ambiente, ya que este influye en su degradacin, La mayora de estas aguas son generadas por las descargas de afluentes domsticos, industriales agrcolas entre otros, los cuales van dirigidos a los embalses, ros, mantos acuferos, zonas de cultivo, entre otros, causando graves problemas de contaminacin del agua, las cuales generan alteraciones en los ecosistemas y serias afecciones a la salud.

Es por ello que se estudia el tratamiento de estas aguas con el fin de desarrollar

procesos biolgicos alternativos de bajo costo para el tratamiento de estos efluentes. Estos procesos se conocern a continuacin en el siguiente trabajo.

Contenido Temtico

1. Antecedentes del tratamiento de las aguas residuales 2. Aguas residuales 2.1. Origen y caractersticas de las aguas residuales

2.2. Anlisis y caracterizacin de aguas residuales

2.3. Objetivos y metas del tratamiento de aguas residuales 3. Efectos de la descarga de aguas residuales en cuerpos de agua 3.1. Efectos de los desechos demandantes de oxgeno en los ros

3.2. Procesos y factores involucrados en la depuracin natural

3.3. Modelo de oxgeno disuelto 4. Sistemas de tratamiento de aguas residuales. 4.1. Procesos biolgicos de tratamiento de aguas residuales

4.2. Conceptos y Microbiologa 5. Tratamiento Primario 5.1. Cribado y Rejillas

5.2. Desarenadores

5.3. Medicin de gastos 5.4. Sedimentacin Primaria 6. Tratamiento Secundario. Procesos Biolgicos Aerobios 6.1. Procesos de Lodos Activados y sus variantes. Conceptos, factores que influyen en la remocin de materia orgnica, tipos de reactores.

6.2. Lagunas Aeradas. Tipos, caractersticas, parmetros de proyecto.

6.3. Lagunas de Estabilizacin. Tipos y caractersticas, parmetros de proyectos, ventajas y desventajas. 7. Procesos Biolgicos Anaerobios 7.1. Conceptos

7.2. Tipos de reactores

7.3. Caractersticas de los sistemas

7.4. Ventajas y desventajas 8. Tratamiento y Disposicin de Lodos 8.1. Caractersticas

8.2. Espesamiento, estabilizacin y deshidratacin de lodos de estaciones de tratamiento de aguas residuales

8.3. Disposicin y usos benficos de lodos de estaciones de tratamiento de aguas residuales.

1 Antecedentes Del Tratamiento De Las Aguas Residuales: El tratamiento y el reus del agua juegan un papel fundamental en la administracin y manejo de este recurso en todos los pases, especialmente en aquellos que presentan problemas de escasez. En los pases industrializados se han desarrollado muchos proyectos e investigaciones para el reus del agua con los beneficios adicionales de proteccin del ambiente y prevencin de riesgos a la salud. En los pases en desarrollo tambin es necesario cubrir estos aspectos, slo que se requiere utilizar tecnologas de menor costo. La evolucin del tratamiento y reus data de tiempos remotos y se puede clasificar en tres grandes pocas (Asano, 1995b):

Sistemas ancestrales de conduccin y desalojo de las aguas residuales

(3000 A.C. a 1850) Vestigios de estos sistemas se pueden encontrar en la civilizacin Minoan, en la

antigua Roma, o en las viejas granjas en Alemania e Inglaterra. Otra muestra es el uso de alcantarillado para el desalojo de desechos en Londres, Boston y Pars.

El despertar del saneamiento (1850 - 1950) Acontecimientos importantes en esta poca son el control de la epidemia del

clera en Londres por John Snow en 1850, el desarrollo de la teora de la prevencin de la tifoidea por Budd en Inglaterra, el avance de la microbiologa con Koch en Alemania y con Pasteur en Francia, el uso del cloro como desinfectante, el conocimiento de la cintica de la desinfeccin y el uso de los procesos biolgicos para el tratamiento de las aguas residuales en el ao de 1904 por Ardem y Lockett en Inglaterra.

La era del reus y reciclaje de las aguas residuales (A partir de 1950) El reus planeado de las aguas residuales en Estados Unidos empez a

principios de los aos 20 en la agricultura en los estados de Arizona y California. En Colorado y Florida se desarrollaron sistemas para el reus urbano. La normatividad correspondiente tambin se inici en California en la misma poca. A partir de 1965, se impulsa de manera decisiva el reciclaje y el reus de las aguas residuales. En Israel, se permite a partir de 1965 el uso de efluentes provenientes de tratamiento secundario para riego (con excepcin de los productos que se consumen crudos).

Un aspecto de gran preocupacin es el efecto del uso de las aguas residuales en

la salud. La Organizacin Mundial de la Salud public un reporte denominado "Reus de efluentes: Mtodos de tratamiento de aguas residuales y su seguridad para la salud" (Serie de reportes Tcnicos de la OMS No. 517, 1973). Los trabajos de investigacin a nivel mundial a este respecto continuaron y los conocimientos en salud pblica y epidemiologa avanzaron. En 1985 se realiz una reunin de expertos en Engelbert, Suiza donde se actualiz y complement el documento anterior, el cual se public como el No. 778 de la OMS en 1989.

La Directiva de la Comunidad Econmica Europea (91/271/EEC) declara que las

aguas residuales tratadas deben reusarse cada vez que sea apropiado y que las rutas de disposicin deben minimizar los efectos adversos en el ambiente y en la salud. Desde los aos 70 se ha estudiado en forma intensiva el potencial de los riesgos a la salud asociados con el uso de aguas residuales tratadas, para usos no potables y potables. El nmero de proyectos aumentan cada da y dan lugar a la evolucin de nuevas alternativas.

Los tipos de reus ms comunes son el aprovechamiento del agua tratada en actividades agrcolas, industriales, recreativas y recarga de acuferos. En pases desrticos como Arabia, Tnez, Egipto e Israel el reus del agua en agricultura ha tomado enorme importancia; en Estados Unidos, India y en Mxico el reus se practica en la industria (agua para enfriamiento, lavado e inclusive para controlar incendios), en el medio urbano, en Japn, el agua se resa en riego de plantas de ornato, jardines, parques, reas de golf y en algunas localidades para las evacuaciones en los retretes; en cuanto recarga de acuferos, en varios pases se han realizado investigaciones para medir los impactos asociados a la salud pblica por patgenos, virus, metales pesados y en general por el transporte de contaminantes.

Desde 1992 se han desarrollando normas para el control de esta actividad. Se

puede decir que en la actualidad de manera general son muchos los pases en donde se practican diferentes tipos de reus, y que existen muchos estudios que justifican y apoyan esta prctica.

Histricamente las aguas residuales no han sido un factor intrnseco de la produccin, y se supona que el medio ambiente las absorba y les daba un tratamiento natural. El progreso cultural y industrial acabo llevando aquella prctica a situaciones lmites.

1.1. Aguas Residuales Las aguas residuales pueden definirse como el conjunto de aguas mezclada con

componentes orgnicos e inorgnicos, ya sea por causas naturales o provocadas de

forma directa o indirecta por las actividades humanas, estando compuestas por una

combinacin de: Lquidos efluentes de establecimientos industriales, lquidos efluentes

de instalaciones agrcolas y ganaderas. Aguas subterrneas, superficiales y de lluvia

que circulan por las calles, espacios libres, tejados y azoteas de edificios, que pueden

ser admitidas y conducidas por las alcantarillas.

2.1. Origen Y Caractersticas De Las Aguas Residuales: De acuerdo con su

origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas como:

Domsticas: son aquellas utilizadas con fines higinicos (baos, cocinas, lavanderas, etc.). Consisten bsicamente en residuos humanos que llegan a las redes de alcantarillado por medio de descargas de instalaciones hidrulicas de la edificacin tambin en residuos originados en establecimientos comerciales, pblicos y similares. Las aguas residuales domesticas emergen como un liquido turbio, de color gris o amarillento, con olor sptico en el cual van suspendidas partculas de sedimentos, heces, residuos vegetales, tiras de papel y material sinttico.

Industriales: son lquidos generados en los procesos industriales. Poseen caractersticas especficas, dependiendo del tipo de industria.

Infiltracin Y Caudal Adicionales: las aguas de infiltracin penetran en el sistema de alcantarillado a travs de los empalmes de las tuberas, paredes de las tuberas defectuosas, tuberas de inspeccin y limpieza, etc. Hay tambin aguas pluviales, que son descargadas por medio de varias fuentes, como canales, drenajes y colectores de agua de lluvia.

Pluviales: son agua de lluvia, que descargan grandes cantidades de agua sobre el suelo. Parte de esta agua es drenada y otra escurre por la superficie, arrastrando arena, tierra, hojas y otros residuos que peden estar sobre el suelo.

2.2. Anlisis y caracterizacin de aguas residuales

Aguas residuales urbanas. 2.2.1. Procedencia de la contaminacin en los ncleos urbanos:

- Servicios domsticos y pblicos - Limpieza de locales - Drenado de Aguas Pluviales

2.2.2. Tipos de contaminantes

- Materia Orgnica (principalmente) en suspensin y disuelta - N; P; NaCl y otras sales minerales - Microcontaminantes procedentes de nuevos productos - Las aguas residuales de lavado de calles arrastran principalmente materia slida,

inorgnica en suspensin, adems de otros productos (fenoles, plomo -escape vehculos motor, insecticidas -jardines)

2.2.3 Caractersticas Fsico-Qumicas

La Temperatura de las aguas residuales oscila entre 10-20 grados centgrados

Adems de las cargas contaminantes en Materias en suspensin y Materias Orgnicas,

las aguas residuales contienen otros muchos compuestos como nutrientes (N y P),

Cloruros, detergentes cuyos valores orientativos de la carga por habitante y da son:

- N amoniacal: 3-10 gr/hab/d - N total: 6.5-13 gr/hab/d - P (PO4

3-) ; 4-8 gr/hab/d - Detergentes : 7-12 gr/hab/d

En lugares donde existen trituradoras de residuos slidos las aguas residuales

urbanas estn mucho ms cargadas (100 % ms).

2.2.4 Biolgicas

En las aguas residuales, van numerosos microorganismos., unos patgenos y

otros no. Entre los primeros cabe destacar los virus de la Hepatitis. Por ejemplo en 1

gr. de heces de un enfermo existen entre 10-106 dosis infecciosas del virus de la

hepatitis.

El tracto intestinal del hombre contiene numerosas bacterias conocidas como

Organismos COLIFORMES. Cada individuo evacua de 105-4x105 millones de

coliformes por da, que aunque no son dainos, se utilizan como indicadores de

contaminacin debido a que su presencia indica la posibilidad de que existan grmenes

patgenos de ms difcil deteccin.

2.3.1. Aguas Residuales Industriales: Son las que proceden de cualquier taller o negocio en cuyo proceso de produccin, transformacin o manipulacin se utilice el agua, incluyndose los lquidos residuales, aguas de proceso y aguas de refrigeracin.

Lquidos Residuales: Los que se derivan de la fabricacin de productos, siendo

principalmente disoluciones de productos qumicos tales como lejas negras, los baos

de curtido de pieles, las melazas de la produccin de azcar, los alpechines entre

otros. Se debe intentar la recuperacin de subproductos de aguas residuales de

Proceso: Se originan en la utilizacin del agua como medio de transporte, lavado,

refrigeracin directa y que puede contaminarse con los productos de fabricacin o

incluso de los lquidos residuales. Generalmente su contaminacin es

- Coquerias - Textiles - Fabricacin de productos qumicos.

2.3.5 Industrias Con Efluentes Principalmente Inorgnicos.

- Limpieza y recubrimiento de metales - Explotaciones mineras y salinas - Fabricacin de productos qumicos, inorgnicos.

2.3.5. Industrias Con Efluentes Con Materia En Suspensin.

- Lavaderos de mineral y carbn - Corte y pulido de mrmol y otros minerales - Laminacin en caliente y colada contina.

2.3.6. Industrias Con Efluentes De Refrigeracin.

- Centrales trmicas - Centrales nucleares

2.3.7 Contaminacin Caracterstica de la Industria: Cada actividad industrial

aporta una contaminacin determinada por lo que es conveniente conocer el origen del

vertido industrial para valorar su carga contaminante e incidencia en el medio receptor.

Cuando se conoce el origen del vertido, el nmero de parmetros que definen la carga

contaminante del mismo es reducido.

2.3.8 Valoracin de la Carga Contaminante que vierte la industria: Para

superar la dificultad que supone generalizar esta valoracin (pues no existen 2

industrias iguales), al menos cuando se trata de estimar la carga contaminante

contenida en las aguas residuales con vistas al dimensionamiento de su planta

depuradora, se ha recurrido al concepto de POBLACION EQUIVALENTE. Este valor

se deduce dividiendo los Kgr. de DBO (demanda biolgica de oxgeno) contenidos en

el aguas residuales, correspondiente a la produccin de una unidad determinada, por la

DBO que aporta un habitante por da, valor para el que en Europa se considera un

valor medio de 60 gr. Ahora bien, dado que el trmino Poblacin Equivalente slo se

refiere a una contaminacin de carcter orgnico, a la hora de dimensionar la planta

depuradora sera necesaria, al menos, tener en cuenta adems de la DBO, los Slidos

en Suspensin (SS).

En Francia se basaron en los parmetros de DQO, DBO y SS para el clculo del

canon de vertido. En Francia y Catalua existen tablas que establecen el canon de

vertido industrial en funcin de la produccin de la actividad o el nmero de operarios.

Estos valores los aplican las Agencias Financieras de Cuenca. Posterior se han

introducido adems Slidos Disueltos (medidos por la conductividad en mho/cm); N y

P.

Para caracterizar las aguas residuales se emplea un conjunto de parmetros que sirven para cuantificar los contaminantes. Los parmetros de uso ms habitual son los siguientes: Aceites y grasas: el contenido en aceites y grasas presentes en un agua residual

se determina mediante su extraccin previa, con un disolvente apropiado y la posterior evaporacin del disolvente.

Slidos en suspensin: se denomina de este modo a la fraccin de los slidos totales que quedan retenidos por una membrana filtrante de un tamao determinado (0,45 m). Dentro de los slidos en suspensin se encuentran los slidos sedimentables y los no sedimentables.

Sustancias con requerimiento de oxgeno: para la cuantificacin de estas sustancias los dos parmetros ms utilizados son:

Demanda Bioqumica de Oxgeno a los 5 das (DBO5): es la cantidad equivalente de oxgeno (mg/l) necesaria para oxidar biolgicamente los componentes de las aguas residuales. En el transcurso de los cinco das de duracin del ensayo (cinco das) se consume aproximadamente el 70% de las sustancias biodegradables.

Demanda Qumica de Oxgeno (DQO): es la cantidad equivalente de oxgeno (mg/l) necesaria para oxidar los componentes orgnicos del agua utilizando agentes qumicos oxidantes.

La relacin DBO5/DQO indica la biodegradabilidad de las aguas residuales urbanas:

- 0,4 Aguas muy biodegradables - 0,2 - 0,4 Aguas biodegradables - 0,2 Aguas poco biodegradables Nitrgeno: se presenta en las aguas residuales en forma de nitrgeno orgnico,

amoniaco y, en menor cantidad, de nitratos y nitritos. Para su cuantificacin se recurre generalmente a mtodos espectrofotomtricos.

Fsforo: en las aguas residuales aparece principalmente como fosfatos orgnicos y polifosfatos. Al igual que las distintas formas nitrogenadas, su determinacin se realiza mediante mtodos espectrofotomtricos.

Organismos patgenos: los organismos patgenos se encuentran en las aguas residuales en muy pequeas cantidades siendo muy difcil su aislamiento, por ello, se emplean habitualmente los coliformes como organismo indicador. Los rangos habituales de estos parmetros en las aguas residuales urbanas

procedentes de grandes y medianas aglomeraciones urbanas. De manera similar a la forma que en que fluctan a lo largo del da los caudales

de las aguas residuales que llegan a las estaciones depuradoras, fluctan tambin sus componentes

Dada la variacin a lo largo del da de las caractersticas de las aguas residuales urbanas, para su correcta caracterizacin se precisa que la toma de muestras sea representativa.

Por ello, lo correcto en una campaa de muestreo es proceder a la toma de muestras a intervalos regulares de tiempo a lo largo de todo un da, procediendo a determinar los caudales en el momento de la toma de muestras individuales. En estas muestras individuales se determinarn los parmetros que deben medirse in situ: pH, conductividad, oxgeno disuelto y temperatura. Una vez tomada la serie de muestras horarias, se procede habitualmente a la integracin de las mismas en una nica

muestra compuesta, elaborada de forma ponderada a los caudales horarios correspondientes.

La muestra compuesta as confeccionada se remitir, convenientemente conservada, lo ms rpido posible a laboratorio, para la realizacin de la pertinentes determinaciones fisicoqumicas y microbiolgicas. Una descripcin exhaustiva de los procedimientos normalizados para la toma de muestras, conservacin de las mismas y realizacin de anlisis fsicos, qumicos y biolgicos se encuentra en Mtodos normalizados para el anlisis de aguas potables y residuales.

2.3. Objetivos Y Metas Del Tratamiento De Aguas Residuales

Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su aplicacin para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de potabilizacin y tratamientos de depuracin (desinfeccin) de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones.

En la formulacin, planeacin y diseo de un sistema de tratamiento se pueden

considerar objetivos diferentes, teniendo en cuenta la disponibilidad de recursos

econmicos y tcnicos, as como los criterios establecidos para descarga de efluentes

o eficiencias mnimas y, eventualmente, motivaciones ecolgicas.

1. Proteger el Salud Pblica y el Medio Ambiente. Si las aguas residuales van a ser vertidas a un cuerpo receptor natural (mar, ros, lagos), ser necesario realizar un tratamiento para evitar enfermedades causadas por bacterias y virus en las personas que entran en contacto con esas aguas, y tambin para proteger la fauna y flora presentes en el cuerpo receptor natural.

2. El Reus del Agua Tratada. Existen actividades en las que no se requiere utilizar agua potable estrictamente y que se pueden realizar con agua tratada, sin ningn riesgo a la salud, tales como:

Riego de reas Verdes (glorietas, camellones, jardines, centro recreativos, parques, campos deportivos, fuentes de ornato) Industriales y de servicios (lavado de patios y nave industrial, lavado de

flota vehicular, sanitarios, intercambiadores de calor, calderas, cortinas de agua, etc.).

En este caso, la funcin del tratamiento de las aguas residuales ser el garantizar

que no existirn efectos nocivos a la salud por entrar en contacto con el agua tratada

en las actividades antes descritas. Este tipo de objetivos involucran tratamientos de

mayor nivel, que generalmente involucran la implementacin de las mejores

tecnologas y las calidades logradas son casi tan buenas como las generadas para el

agua potable.

3. Efectos De La Descarga De Aguas Residuales En Cuerpos De Agua

La calidad del agua de lagos y ros influye fundamentalmente en su uso.

Actividades tales como pesca o natacin tienen entre s diferentes requerimientos de

calidad del agua, mientras que la de las fuentes de suministro para consumo humano

debe ser an mejor. En muchos pases del mundo, Mxico entre ellos, la descarga de

contaminantes generados por las actividades humanas han degradado seriamente la

calidad del agua, al grado de haber convertido corrientes prstinas en canales de aguas

residuales con unas cuantas formas de vida y muy pocos usos benficos.

Para saber qu cantidad de desecho puede ser tolerado (el trmino tcnico es

asimilado) por un cuerpo de agua, es preciso conocer el tipo de contaminantes

descargados y la manera como stos afectan la calidad del agua. Tambin debe

estudiarse cmo afectan la calidad del agua factores naturales como la herencia

mineral de la cuenca, la topografa y el clima de la regin.

Al comprender el impacto causado por los contaminantes en la calidad del agua,

el ingeniero civil podr entonces disear adecuadamente las obras de tratamiento para

reducir esos contaminantes a un nivel aceptable.

Los principales tipos de contaminantes presentes en las aguas residuales.

Algunos de ellos, particularmente los desechos demandantes de oxgeno y los

nutrientes, son tan comunes y causan un impacto tan severo en casi todos los tipos de

ros, que merecen ser tratados con atencin especial. Esto no significa que dichos

contaminantes sean siempre los ms significativos en cualquier ro, sino que ningn

otro contaminante tiene tanto efecto en los ros de nuestro pas.

3.1. Efectos De Los Desechos Demandantes De Oxgeno En Los Ros

El lugar lgico para la evacuacin de las aguas residuales de una comunidad es

un cuerpo natural de agua. Esta forma de desage, denominada evacuacin por

dilucin, ha sido empleada por muchos municipios, con poco o ningn tratamiento. El

proceso natural denominado autodepuracin ha evitado problemas en muchos casos,

pero la industrializacin y la demografa urbana siempre crecientes, acompaadas de

un retraso en la construccin de plantas de tratamiento, han llevado a una

contaminacin severa de las aguas de la mayor parte del pas. Los resultados de esta

contaminacin son:

a) Los microorganismos patgenos de las aguas residuales convierten las aguas

naturales en las que desaguan en inseguras como fuentes de suministro, para el recreo

y para los criaderos de ostras y mariscos.

b) La descomposicin de la materia orgnica inestable despojar al agua de su

oxgeno, y por lo tanto de peces, porque morirn.

c) Tambin los cidos, aceites, y otros materiales txicos exterminarn a los

peces y cualquier otra vida acutica o harn que resulten incomestibles.

d) La putrefaccin de las materias orgnicas producir olores y condiciones

desagradables, quiz hasta el extremo de afectar adversamente las propiedades del

agua.

La contaminacin de una corriente por residuos industriales o domsticos en

cantidades excesivas, rompe el ciclo. La excesiva contaminacin introduce

generalmente demasiada materia orgnica inestable en la corriente, por lo que se

refiere a la normalidad del mecanismo equilibrado de los organismos, del suministro de

oxgeno y de la luz solar. La consecuencia es que algunos organismos, especialmente

aquellos que proliferan en condiciones anaerobias, se reproducen en forma creciente,

con los consiguientes olores y otras molestias. Ciertos residuos industriales son txicos

para los organismos e impiden con su presencia el normal desarrollo del ciclo, y la

recuperacin del mismo no se restablecer hasta que el material venenoso se haya

disipado por dilucin o por otros medios. Cuando se produce una excesiva

contaminacin orgnica, como es el caso de una gran cantidad de aguas residuales,

pueden observarse zonas de contaminacin y recuperacin bastante bien definidas;

cada una de ellas se caracteriza por condiciones fsicas, qumicas y biolgicas, que

pueden ser comprobadas por los observadores o investigadores avezados. Estas

zonas son:

Zona de degradacin. Esta zona se establece por debajo de la salida de

la alcantarilla y quedar manifiesta porque el agua empieza a enturbiarse y

oscurecerse. Habr descomposicin de las materias slidas, como los lodos del

fondo, y se producir la descomposicin anaerobia. Como se observa en la Figura

4.1, se experimentar una progresiva reduccin del oxgeno disuelto como

resultado de la DBO, as como la presencia de anhdrido carbnico y amoniaco.

Las formas de vida ms elevadas, especialmente los peces, morirn o se alejarn

de la zona y los hongos se hallarn presentes, pudiendo llegar a hacerse

ostensibles en masas blancas o grisceas sobre las races y palos sumergidos. En

la porcin ms baja de esta zona, los hongos darn paso a las bacterias.

Zona de descomposicin activa. Esta zona, muy marcada en caso de

contaminacin severa, se caracteriza por la ausencia de oxgeno disuelto y por la

descomposicin anaerobia. Como resultado de la descomposicin y de los lodos,

pueden aparecer burbujas de gas liberado y las masas de lodo pueden llegar a

alcanzar la superficie, formando una espuma negra; el anhdrido carbnico y el

amonaco aumentan. El agua ser griscea o negra y se producirn olores de

sulfhdrico o de otros compuestos de azufre, malolientes. La vida microscpica

estar constituida en su mayor parte por bacterias anaerobias. Los hongos habrn

desaparecido en su gran mayora. Las formas de vida ms elevadas se hallarn

reducidas a los gusanos propios del lodo, a larvas de abejorros y de otros insectos,

como mosquitos y moscas Psychoda (en superficies hmedas).

Zona de recuperacin. En las otras zonas, una gran parte de la materia

orgnica se habr sedimentado en el fondo donde sufrir una lenta

descomposicin anaerobia en el seno de la corriente de agua. Como resultado de

ello, la DBO del lquido se desarrollar a una velocidad menor que aquella a que

proceder la reaireacin en la superficie del agua, y de este modo tiene lugar una

recuperacin que hace que el agua se vuelva ms clara; la proporcin del lodo ser

menor y tendr una apariencia ms granular que en la zona precedente. El

anhdrido carbnico y el amonaco disminuyen; en cambio, el oxgeno disuelto, los

nitritos y lo nitratos aumentan. El contenido bacteriano tiende a disminuir, puesto

que disminuye el suministro de alimentacin, y las bacterias presentes son de tipo

aerobio. Los hongos reaparecern slo hasta cierto punto, as como las algas

verdeazuladas y las verdes propiamente dichas. stas ayudan a la reaireacin

mediante el consumo de nitratos y de anhdrido carbnico y la consiguiente

liberacin de oxgeno, que ayuda a una ulterior satisfaccin de la DBO.

Zona de aguas claras. Aqu la corriente habr recuperado la apariencia

de las aguas naturales. Tendr el plancton normal de las aguas limpias. Este

plancton, debido al efecto fertilizante de la contaminacin previa, puede hallarse en

gran cantidad, y su presencia estimular la abundancia de peces, que sern del

tipo menos resistente, incluyendo los de difcil pesca. Se habr conseguido el

equilibrio del oxgeno, es decir, el oxgeno disuelto en cantidad superior a la DBO,

y puede decirse que la recuperacin es completa.

3.2. Procesos Y Factores Involucrados En La Depuracin Natural

Bajo la denominacin de sistema natural de depuracin se engloban aquellos

procedimientos o tcnicas en los que la eliminacin de las sustancias contaminantes

presentes en las aguas residuales urbanas se produce por componentes del medio

natural, no emplendose en el proceso ningn tipo de aditivo qumico. Habitualmente

se diferencian dos grandes grupos de tcnicas de depuracin natural: los mtodos de

tratamiento mediante aplicacin del agua sobre el terreno, y los sistemas acuticos. En

todos ellos, el efecto depurador se debe a la accin combinada de la vegetacin, del

suelo y de los microorganismos presentes en ambos, y en menor medida, a la accin

de plantas y animales superiores. Los procedimientos naturales se caracterizan, en

general, por su escasa necesidad de personal de mantenimiento, consumo energtico

reducido y baja produccin de fangos.

Un factor limitante seria en terreno disponible esto hace que estos sistemas slo

puedan ser empleados con xito para determinado tipo de vertidos, pues han de ser

totalmente degradables. Si las sustancias vertidas o sus productos de degradacin,

dejan restos txicos o peligrosos en el suelo o el agua debe ser eliminada previamente

al tratamiento natural, pues si no es as, se corre el riesgo de inducir un proceso de

envenenamiento del sistema depurador con la consiguiente contaminacin del medio

receptor. En general esto limita el tipo de vertido a aguas sin componente industrial o si

esta existe, a aguas cuya naturaleza sea en todo asimilable a un vertido urbano.

Procesos Aerobios Y Anaerobios

La descomposicin de la materia orgnica puede producirse en condiciones

aerobias o anaerobias, segn el proceso requiera o no, un aporte de oxgeno.

A. Procesos aerobios

En la depuracin aerobia, la materia orgnica presente en los vertidos, tanto en

forma particulada, como coloidal o disuelta, se oxida por contacto con el oxgeno

disuelto en el agua. Cuando la concentracin de materia orgnica es de cierta

importancia, se produce un dficit de oxgeno que es necesario aportar si se desea

completar la descomposicin aerobia. Si suponemos que la fuente de materia orgnica,

presente en el vertido fuera glucosa u otro hidrato de carbono simple, la

descomposicin aerobia podr esquematizarse a travs de la siguiente ecuacin

qumica:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 686 kcal

Por tanto, para 180 gramos de glucosa (masa molecular) es preciso suministrar 6

x 32 = 192 g de oxgeno, obtenindose 264 g de dixido de carbono y 108 g de agua.

As, para un nivel de contaminacin de glucosa del 02%, un litro de agua

contaminada (2 g/l) necesitara 213 g de oxgeno para la total degradacin del

contaminante (glucosa), esto supone el equivalente al que pudiera existir, en

saturacin, en 266 litros de agua limpia (una disolucin saturada, a 20 C, admite 8 mg

de oxgeno por litro). Esto significa que la cantidad de agua limpia que se necesitara

para depurar totalmente las aguas residuales sera muy considerable, si no fuera

porque el fitoplancton y los macrfitos sumergidos proporcionan la mayor parte del

oxgeno necesario a travs de su actividad fotosinttica.

Sin embargo, ni el proceso es tan simple, ni los contaminantes son nicamente

hidratos de carbono. Hay que considerar que en los vertidos tambin estn presentes:

- Las grasas que dan lugar a cidos grasos y alcoholes

- Las protenas que se transforman en a amonaco, nitritos y nitratos solubles en el

agua

- El azufre orgnico que se convierte en sulfatos

- Los fosfatos orgnicos que se degradan a cido fosfrico y a fosfatos inorgnicos.

El oxgeno disuelto que utilizan los microorganismos procede del oxgeno

atmosfrico que se difunde desde el aire al agua y sobre todo, de la actividad

fotosinttica de las microalgas y macrfitos sumergidos, para descomponer la materia

orgnica presente en el agua residual es necesario una importante cantidad de

oxgeno.

Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBO): es la cantidad de oxgeno que hay

que proporcionar a un agua residual para oxidar, por va biolgica, la materia orgnica

biodegradable presente sin que se alcance el estado anaerobio.

Su determinacin se puede realizar en laboratorio, evaluando la cantidad de

oxgeno, expresada en mg/l, consumida en unas condiciones de ensayo especiales

(incubacin a 20 C y en la oscuridad, durante un tiempo determinado, de 21 a 28

das), para asegurar la oxidacin por va biolgica de la materia orgnica

biodegradable.

El ensayo de la DBO a los 21 das de incubacin, tiempo demasiado largo, ha

sido sustituido convencionalmente por la DBO5, es decir, la cantidad de oxgeno

consumida despus de cinco das de incubacin.

B. Procesos Anaerobios

La descomposicin de la materia orgnica tambin puede ocurrir en ausencia de

oxgeno, bien por degradacin anaerobia (desnitrificacin y reduccin del sulfato), o

bien por fermentacin. La desnitrificacin y la reduccin del sulfato son procesos de

degradacin anaerobia, donde los aceptores finales de electrones son el nitrato y el

sulfato, respectivamente. La fermentacin es un proceso anaerobio en el que la materia

orgnica sufre una mineralizacin, una gasificacin y una humificacin. Con el trmino

mineralizacin se indica una condicin en la que el material presente no puede

degradarse ms.

Por lo que respecta a gasificacin, es el proceso de transformacin de los

productos slidos y lquidos en productos gaseosos. Por humificacin se entiende la

transformacin del material orgnico, al principio putrescible, en un producto

semiestable e inocuo afectado por descomposiciones muy lentas. Todos estos

procesos se desarrollan debido a microorganismos (bacterias y hongos) de carcter

anaerobio.

Durante la fermentacin, el material orgnico se degrada a travs de varias

etapas sucesivas hasta obtenerse varios gases y productos finales orgnicos, los

gases son sobretodo metano y dixido de carbono. La degradacin se desarrolla

fundamentalmente a travs de tres etapas, que son:

- Fase Hidroltica o Licuacin: la realizan bacterias anaerobias facultativas que

producen enzimas hidrolticas extracelulares que hidrolizan los carbohidratos en

azcares simples, las protenas en aminocidos y las grasas en cidos grasos y

glicerol.

- Acidognesis o Formacin De cidos: los productos finales del proceso de

licuacin se transforman principalmente en cidos orgnicos voltiles por la

accin de bacterias anaerobias facultativas conocidas como productoras de

cidos. Esta intensa produccin de cidos da lugar a una disminucin del pH y

provoca la formacin de olores de putrefaccin

- Metanognesis o Gasificacin: se inicia con la transformacin de los cidos

orgnicos en gases, principalmente dixido de carbono y metano. Esta fase la

llevan a cabo bacterias anaerobis estrictas, siendo las ms importantes las

bacterias productoras de metano (metanognicas).

Entre los mtodos de tratamiento en el terreno se incluyen habitualmente los

siguientes tipos:

Filtro Verde: La depuracin se realiza mediante la accin conjunta del suelo,

los microorganismos y las plantas por medio de una triple accin: fsica

(filtracin), qumica (intercambio inico, precipitacin y coprecipitacin,

fenmenos de xido-reduccin) y biolgica (degradacin de la materia

orgnica); tiene lugar en los horizontes superiores del terreno, donde se

encuentra una capa biolgica activa. Tras su infiltracin, el agua residual

percola vertical y lateralmente a travs del suelo. La cubierta vegetal juega un

importante papel en el proceso de tratamiento. Su seleccin y cuidado

dependen principalmente del grado de tratamiento perseguido y de las

caractersticas de los suelos.

Infiltracin Rpida: El tratamiento mediante infiltracin rpida se define como

la aplicacin controlada del agua residual sobre balsas superficiales

construidas en suelos de permeabilidad media a alta (con una capacidad de

infiltracin que oscila entre 10 y 60 cm/da).

El agua residual se aplica al terreno en tasas elevadas, bien por extensin en

lagunas o bien por aspersin, alternando periodos de inundacin con periodos de

secado. La aplicacin se realiza de forma cclica para permitir la regeneracin aerobia

de la zona de infiltracin y mantener la mxima capacidad de tratamiento. La

depuracin se produce mediante los procesos fsicos, qumicos y biolgicos que tienen

lugar al atravesar el agua residual urbana la zona no saturada.

Escorrenta Superficial: La tcnica consiste en forzar la escorrenta del agua

residual, mediante riego por circulacin superficial en lminas, sobre un suelo

previamente acondicionado (en pendiente y con vegetacin no arbrea),

alternando periodos de riego con periodos de secado; dependiendo la duracin

de cada fase de los objetivos de tratamiento.

La aplicacin del agua residual suele realizarse en ciclos de varias horas, durante

5 a 7 das a la semana, tras un escaso pretratamiento consistente en la separacin de

las fracciones slidas de mayor tamao. La distribucin del agua se puede llevar a

cabo mediante aspersores de baja carga, rociadores de baja presin o mtodos

superficiales como tuberas provistas de orificios.

El agua se depura por medio de procesos fsicos, qumicos y biolgicos, al

discurrir por bancales con suelos o estratos superficiales relativamente impermeables,

aunque el proceso se ha adaptado a un amplio rango de permeabilidades ya que el

terreno tiene tendencia a impermeabilizarse con el paso del tiempo

Lechos De Turba: El sistema est formado por lechos de turba a travs de los

cuales circula el agua residual. Cada lecho descansa sobre una delgada capa

de arena, soportada, a su vez, por una capa de grava. El efluente se recoge a

travs de un dispositivo de drenaje situado en la base del sistema. El terreno

donde se asienta cada lecho debe ser impermeable para garantizarla no

contaminacin de las aguas subterrneas, en caso contrario hay que recurrir a

la impermeabilizacin.

Para la depuracin de aguas residuales se aprovechan las propiedades de

absorcin y adsorcin de la turba, as como la actividad bacteriana que se desarrolla en

su superficie. Se producen, por tanto, procesos fsicos, qumicos y biolgicos en los

que se elimina alrededor del 80% de DBO5 y el 90% de slidos en suspensin.

El proceso completo de los lechos de turba est formado por un pretratamiento,

tratamiento primario compuesto de una serie de filtros autolimpiables; tratamiento

secundario formado por los propios lechos de turba, y, opcionalmente, tratamiento

terciario, cuyo objeto es la eliminacin de patgenos, sometiendo el efluente de los

lechos a un lagunaje aerobio, o bien a una cloracin.

El tratamiento de aguas residuales mediante este proceso presenta como

principales ventajas las siguientes:

- No produce olores

- Se puede utilizar en climas muy fros

- Admite sensibles variaciones de caudal sin afectar, prcticamente, al rendimiento.

- Puede soportar puntos de caudal de 105 veces el caudal normal

- Fcil adaptacin esttica al paisaje

- Alta descontaminacin bacteriana

- Lechos De Arena: Consisten en lechos de material granular, de tamao de

grano relativamente uniforme, adecuadamente drenados en el fondo. Se

emplean generalmente como un sistema de afino de aguas tratadas

previamente mediante otro sistema como puede ser una fosa sptica.

La disposicin de los filtros puede ser muy variada, incluyendo tanto filtros

enterrados como sobre la superficie del terreno, estos ltimos facilitan las labores de

mantenimiento. El mantenimiento de estos dispositivos, que se colmatan con cierta

facilidad, depende mucho de la eficacia del sistema de tratamiento previo. Se

considera que la adecuada aireacin del filtro y la temperatura ambiente son los dos

factores externos al diseo del mismo que ms influyen en su rendimiento

El rasgo comn a todos ellos es que la depuracin se consigue a travs de los

procesos fsicos, qumicos y biolgicos naturales, desarrollados en un sistema planta

sueloagua. El avance en el conocimiento de los mecanismos de dichos procesos ha

permitido desarrollar criterios cientficos de diseo y operacin para estos sistemas de

depuracin.

Mtodos Acuticos: se basan en la creacin de un flujo controlado de agua

residual, en el que microorganismos y plantas principalmente, transforman los

contaminantes, incluyen tres tipos bsicos:

- Lagunajes: La depuracin por lagunaje de aguas residuales consiste en el

almacenamiento de stas durante un tiempo variable en funcin de la carga

aplicada y de las condiciones climticas, de forma que la materia orgnica

resulte degradada mediante la actividad de los microorganismos presentes en

el medio acutico. El proceso de depuracin tiene lugar gracias a reacciones

biolgicas, qumicas y fsicas, que ocurren en las lagunas y que tienden a

estabilizar el agua residual. Los fenmenos que se producen tienen relacin

con la sedimentacin, oxidacin, fotosntesis, digestin, aireacin y

evaporacin. En funcin de los tipos de microorganismos, que dependen, a su

vez, de la presencia de oxgeno disuelto, las lagunas, tambin conocidas como

estanques de estabilizacin, se clasifican en anaerobias, facultativas y aerobias

o de maduracin.

Como todos los mtodos de depuracin descritos, los sistemas de lagunaje

tambin tienen sus ventajas e inconvenientes. Entre las ventajas podramos citar las

siguientes:

- Altos rendimientos en la disminucin DBO5, slidos en suspensin, nutrientes y

patgenos

- Permite regular y almacenar agua que por sus caractersticas es sanitaria y

agrcolamente apta para el riego

- La retirada de fangos se realiza cada 5-10 aos, dependiendo del agua residual.

Y entre los inconvenientes:

- Se necesitan superficies de aplicacin relativamente extensas

- Se producen elevadas prdidas de agua por evaporacin

- A veces las aguas depuradas presentan una elevada concentracin de algas

- Son de difcil adaptacin a los cambios climticos.

Humedales: Los humedales son terrenos inundados con profundidades de

agua normalmente inferiores a 0,6 m con plantas emergentes. En estos

sistemas el agua fluye continuamente y la superficie libre permanece al nivel

del suelo, o mejor (pues evita la proliferacin de insectos) por encima del

mismo, mantenindolo en estado de saturacin durante un largo periodo del

ao.

La vegetacin presente en estos sistemas proporciona superficies adecuadas

para la formacin de pelculas bacterianas, facilita la filtracin y la adsorcin de los

constituyentes del agua residual, permite la transferencia del oxgeno a la columna de

agua, y controla el crecimiento de algas al limitar la penetracin de la luz solar.

Para el tratamiento del agua residual, se han empleado terrenos pantanosos

naturales y artificiales, aunque el uso de terrenos pantanosos naturales, al formar parte

del sistema de escorrenta superficial de la zona, est limitado al tratamiento adicional

de efluentes de tratamientos secundarios o avanzados.

En funcin del tipo de sistema, la carga hidrulica vara en el rango de 3 a 20

m/ao, as como las caractersticas del agua de alimentacin y los lmites impuestos al

efluente.

Cultivos Acuticos: Los cultivos acuticos o sistemas de plantas acuticas

flotantes son bsicamente una variante de los humedales artificiales FWS, en

la que se introduce un cultivo de plantas flotantes, como los jacintos de agua o

las lentejas de agua, cuya finalidad principal es la eliminacin de determinados

componentes de las aguas a travs de sus races, que constituyen un buen

substrato responsable de una parte importante del tratamiento.

Las profundidades de agua suelen ser mayores que en los sistemas de

humedales, y varan entre 0,5 y 1,8 m. Para aumentar la capacidad de tratamiento y

asegurar el mantenimiento de las condiciones aerobias necesarias para el control

biolgico de los mosquitos, en los sistemas de plantas acuticas flotantes se han

empleado sistemas complementarios de aireacin. Las cargas hidrulicas anuales y las

necesidades especficas de superficie de los sistemas de plantas flotantes son

similares a las de los sistemas de humedales. El clima es un factor limitativo en su

rendimiento, ya que las plantas slo crecen a determinadas temperaturas.

Estos cultivos acuticos suelen utilizarse como sistema de afino incorporados a

otra cadena de procesos, emplendose generalmente como tratamiento terciario. En

operaciones bien controladas, en las que las plantas se cosechan peridicamente, se

pueden alcanzar rendimientos altos en la depuracin.

Entre los factores involucrados en la depuracin natural se encuentran:

- Tcnicas de Aplicacin - Carga Hidrulica anual - Superficies necesarias - Pre tratamiento - Evacuacin del agua residual aplicada - Vegetacin - Limitaciones climticas - Temperatura - Permeabilidad de los suelos. Estos ltimos se han desarrollado como una variante del lagunaje convencional,

aprovechando la captacin de nutrientes por las plantas, lo que mejora los

rendimientos de las lagunas de estabilizacin. Estos mtodos acuticos, en general, se

proyectan para un flujo continuo con descarga a ros o lagos prximos. Su sistema de

operacin puede ser estacional o anual, en funcin del clima o de los objetivos de

tratamiento.

3.3. Modelo de oxgeno disuelto

Uno de los primeros modelos desarrollados para predecir los efectos de la

descarga de material orgnico biodegradable sobre el oxgeno disuelto de un ro o

corriente de agua, fue formulado por Streeter y Phelps a comienzos de la dcada de

1920, con base en estudios realizados sobre el ro Ohio (Streeter y Phelps, 1925;

Phelps, 1944). Este modelo, denominado comnmente modelo de disminucin de

oxgeno, se ha aplicado en cientos de estudios. En vista de que este modelo se ha

aplicado en forma extensiva, es importante comprender su desarrollo y aplicacin.

El modelo de Streeter y Phelps predice los cambios en el dficit de oxgeno como

una funcin de la DBO ejercida y de la reaireacin de la corriente. Cuando el agua que

contiene materia orgnica biodegradable est expuesta al aire, absorbe oxgeno de la

atmsfera para reemplazar el oxgeno disuelto que se consume en satisfacer la DBO.

Los procesos de desoxigenacin y reoxigenacin ocurren simultneamente. Si la

velocidad de desoxigenacin es ms rpida que la velocidad de reoxigenacin, se

incrementa el dficit de oxgeno. Si el contenido de oxgeno es cero, no se pueden

mantener condiciones aerobias y se presentarn condiciones spticas. El dficit de

oxgeno es la diferencia entre la concentracin de oxgeno en equilibrio (o

concentracin de saturacin) y la concentracin real a la temperatura local.

4. Sistemas de tratamiento de aguas residuales.

4.1. Procesos Biolgicos De Tratamiento De Aguas Residuales

Constituyen una serie de importantes procesos de tratamiento que tienen en comn la utilizacin de microorganismos (entre las que destacan las bacterias), para llevar a cabo la eliminacin de componentes indeseables del agua, aprovechando la actividad metablica de los mismos sobre esos componentes. La aplicacin tradicional consiste en la eliminacin de materia orgnica biodegradable, tanto soluble como coloidal, as como la eliminacin de compuestos que contienen elementos nutrientes (N y P). Es uno de los tratamientos ms habituales.

En la mayor parte de los casos, la materia orgnica constituye la fuente de

energa y de carbono que necesitan los microorganismos para su crecimiento. Adems,

tambin es necesaria la presencia de nutrientes, que contengan los elementos

esenciales para el crecimiento, especialmente los compuestos que contengan N y P, y

por ltimo, en el caso de sistema aerobio, la presencia de oxgeno disuelto en el agua.

Este ltimo aspecto ser clave a la hora de elegir el proceso biolgico ms

conveniente.

En el metabolismo bacteriano juega un papel fundamental el elemento aceptor de

electrones en los procesos de oxidacin de la materia orgnica. Este aspecto, adems,

tiene una importante incidencia en las posibilidades de aplicacin al tratamiento de

aguas. Atendiendo dicho aceptor de electrones distinguimos tres casos:

Sistemas aerobios: La presencia de O2 hace que este elemento sea el aceptor

de electrones, por lo que se obtienen unos rendimientos energticos elevados,

provocando una importante generacin de fangos, debido al alto crecimiento de las

bacterias aerobias. Su aplicacin a aguas residuales puede estar muy condicionada

por la baja solubilidad del oxgeno en el agua.

Sistemas anaerobios: En este caso el aceptor de electrones puede ser el CO2 o

parte de la propia materia orgnica, obtenindose como producto de esta reduccin

el carbono es su estado ms reducido, CH4. La utilizacin de este sistema, tendra,

como ya se explicar, como ventaja importante, la obtencin de un gas combustible.

Sistemas anxicos: Se denominan as los sistemas en los que la ausencia de O2

y la presencia de NO3 hacen que este ltimo elemento sea el aceptor de electrones,

transformndose, entre otros, en N2, elemento completamente inerte. Por tanto es

posible, en ciertas condiciones, conseguir una eliminacin biolgica de nitratos

(desnitrificacin).

4.2. Microbiologa: es el campo cientfico que se ocupa del estudio de los

organismos microscpicos, comnmente conocidos como microorganismos.

La purificacin biolgica del agua se lleva a cabo para disminuir la carga de

compuestos orgnicos disueltos. Los microorganismos, principalmente las bacterias,

realizan la descomposicin de estos compuestos. Hay dos categoras principales de

tratamiento biolgico: tratamiento aerbico y tratamiento anaerbico. El tratamiento

aerbico del agua significa la descomposicin de materia orgnica que necesita

oxgeno durante su proceso de descomposicin. El tratamiento anaerbico del agua

significa descomposicin de materia orgnica por medio de microorganismos que no

utilizan oxgeno. En los sistemas aerbicos el agua es aireada con aire comprimido (en

algunos casos con solamente oxgeno), mientras que los sistemas anaerbicos

funcionan bajo condiciones libres de oxgeno.

Grupo I: Bacterias Hidrolticas Fermentativas: Las bacterias que llevan a

cabo las reacciones de hidrlisis y acidognesis son anaerobias facultativas y los

gneros ms frecuentes que participan son los miembros de la familia

Enterobacteriaceae , adems los gneros Bacillus, Peptostreptococcus,

Propionibacterium, Bacteroides, Micrococcus y Clostridium. Las bacterias con

actividad proteoltica son en su mayora especies de los gneros Clostridium,

Peptococcus, Bifidobacterium y Staphylococcus. Bacterias como Anaerovibrio lipolytica

con actividad lipoltica han sido aislasdas del rumen; igualmente la Butyrovibrio

fibrisolvens hidroliza fosfolpidos cuando crece con azcares fermentables como fuente

de carbono.

Grupo II: Bacterias Acetognicas: Para que tenga lugar una eficiente

metanognesis, los productos de fermentacin como el propionato y el butirato deben

ser oxidados a acetato, CO2 y H2, esta oxidacin es llevada a cabo por un grupo

denominado organismos acetgenos productores obligados de hidrgeno (OHPA),

mediante un proceso conocido como acetognesis. Aunque la mayora de este tipo de

reacciones consume energa, en ambientes anaerobios donde la energa disponible es

baja, el acoplamiento de la actividad de las bacterias OHPA con las bacterias

consumidoras de H2 (metangenos hidrogenofilicos) permite un balance energtico

favorable. Este ltimo grupo, consume el hidrogeno generado por las OHPA

manteniendo una presin parcial de H2 a un nivel adecuado para que

termodinmicamente pueda darse la conversin de los AGV a acetato e hidrgeno.

Esta asociacin se conoce como relacin sintrfica o transferencia interespecfica de

hidrgeno. Solamente un limitado nmero de especies del grupo OHPA han sido

aisladas; probablemente existan ms, pero an no son conocidas.

Grupo III: Bacterias Metanognicas: Las bacterias metanognicas pertenecen

al grupo actualmente conocido como Archeaea, cuyos miembros presentan

caractersticas diferentes a las encontradas en Bacteria. Estas caractersticas estn

relacionadas fundamentalmente con la composicin qumica de algunas estructuras

celulares. Las bacterias metanoognicas son anaerobias estracitas y producen metano

como principal producto del metabolismo energtico. A pesar de los requerimientos

estrictos de anaerobiosis obligada y el metabolismo especializado de este grupo, estas

bacterias se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza. La actividad

metanognica es mucho mayor en ecosistemas de aguas dulces y terrestres, la menor

actividad detectada en ocanos, se debe a la alta concentracin de sulfatos, condicin

que favorece el sulfato reduccin en sedimentos marinos.

5. Tratamiento Primario: Es el asentamiento de slidos, es decir, es para reducir

aceites, grasas, arenas y slidos gruesos. Este paso est enteramente hecho con

maquinaria, de ah que se conoce tambin como tratamiento mecnico.

Parmetros Generales de Diseo

El diseo debe realizarse de acuerdo con las caractersticas propias y el caudal del agua residual a tratar, teniendo en cuenta que la capacidad de almacenamiento mnimo expresado en kg de grasa debe ser de por lo menos una cuarta parte del caudal de diseo (caudal mximo horario) expresado en litros por minuto.

El tanque debe tener 0.25m de rea por cada litro por segundo, una relacin ancho/longitud de 1:4 hasta 1:18, una velocidad ascendente mnima de 4mm/s, una capacidad de retencin y los tiempos de retencin hidrulica tpicos que se deben usar para trampas de grasa respectivamente, son medidas estndar indicadas segn las normas.

5.1. Cribado y Rejillas: se utilizan para separar objetos de tamao ms

importante que el de simples partculas que son arrastrados por la corriente de

agua. Se utilizan solamente en desbastes previos. El objetivo es proteger los equipos

mecnicos e instalaciones posteriores que podran ser daados u obstruidos con

perjuicio de los procesos que tuviesen lugar. Se construyen con barras metlicas de 6

o ms mm de espesor, dispuestas paralelamente y espaciadas de 10 a 100 mm. Se

limpian mediante rastrillos que pueden ser manejados manualmente o accionados

automticamente.

Para pequeas alturas de la corriente de agua se emplean rejas curvas y para

alturas mayores rejas longitudinales dispuestas casi verticalmente.

Luego de las rejillas se colocan Tamices, con aberturas menores para remover un porcentaje ms alto de slidos, con el fin de evitar atascamiento de tuberas, filtros biolgicos, con una abertura mxima de 2.5 mm. Tienen una inclinacin particular que deja correr el agua y hace deslizar los desechos por fuera de la malla. Necesita un desnivel importante entre el punto de alimentacin del agua y el de salida.

5.2. Desarenadores: Son unidades encargadas de retener arenas, guijarros, tierra y otros elementos vegetales o minerales que traigan las aguas. Parmetros de Diseo

Localizacin: Deben localizarse despus de rejillas y antes de tanques de sedimentacin primaria y estaciones de bombeo.

Velocidad mnima del agua: Los desarenadores deben disearse de manera tal que la velocidad pueda controlarse. La variacin debe estar nicamente en un rango entre 0.2 m/s y 0.4 m/s.

Nmero: El nmero de desarenadores es caracterstico a cada diseo. Se recomienda un mnimo de dos unidades en cualquiera de los niveles de complejidad. Cada unidad debe tener la capacidad para operar con los caudales de diseo cuando la otra unidad est en limpieza.

Tasa De Desbordamiento Superficial: Se recomienda un rango entre 700 y 1600 m/m/dia. Estos valores pueden ser expresados en trminos de velocidad de sedimentacin, variando aproximadamente entre 30 m/h y 65 m/h.

Tiempo De Retencin Hidrulico: El tiempo de retencin debe basarse en el tamao de las partculas que deben separarse; se recomienda un tiempo entre 20 segundos y 3 minutos. Esto se logra mediante dispositivos que permitan regular la velocidad del flujo.

5.3. Sedimentacin Primaria: Es una operacin fsica en la que se aprovecha la fuerza de la gravedad que hace que una partcula ms densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositndose en el fondo del sedimentador.

Esta operacin ser ms eficaz cuanto mayor sea el tamao y la densidad de las partculas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentacin, siendo el principal parmetro de diseo para estos equipos.

Lo ms habitual es encontrar slidos poco densos, por lo que es necesario, para

hacer ms eficaz la operacin, llevar a cabo una coagulacin-floculacin previa, que como se explicar ms adelante, consiste en la adicin de ciertos reactivos qumicos para favorecer el aumento del tamao y densidad de las partculas. La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentacin es variable, en funcin de las caractersticas de las partculas a sedimentar (tamao, forma, concentracin, densidad, etc.).

5.3.1 Tipo de Sedimentadores:

Sedimentadores rectangulares: La velocidad de desplazamiento horizontal del agua es constante y se suelen utilizar para separar partculas densas y grandes (arenas). Este tipo de sedimentacin se denomina discreta, dado que las partculas no varan sus propiedades fsicas a lo largo del desplazamiento hacia el fondo del sedimentador. Suelen ser equipos poco profundos, dado que, al menos tericamente, este parmetro no influye en la eficacia de la separacin, siendo el principal parmetro el rea horizontal del mismo.

Sedimentadores circulares: Son ms habituales. En ellos el flujo de agua suele ser radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador. Esta forma de operar es adecuada cuando la sedimentacin va acompaada de una floculacin de las partculas, en las que el tamao de flculo aumenta al descender las partculas, y por lo tanto aumenta su velocidad de sedimentacin.

Sedimentadores lamelares: Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van acumulando las partculas, desplazndose de forma descendente y recogindose en el fondo del sedimentador. Las partculas depositadas en el fondo de los equipos (denominados fangos) se

arrastran mediante rasquetas desde el fondo donde se empujan hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y darles un destino final.

Parmetros de diseo de los sedimentadores

Carga superficial: representa la velocidad crtica mnima de sedimentacin (Q/A) que se espera que en promedio tenga un cierto porcentaje de partculas en suspensin. Se expresa en m3/m2.da.

Tiempo de detencin y profundidad: Es el tiempo mnimo que la partcula con la misma velocidad de sedimentacin escogida, tarda en llegar hasta el fondo. Se usan sedimentadores con perodos de detencin de menos de 1 hora; y sta va a estar influenciada por el tipo de filtro a usar.

Forma: Los sedimentadores rectangulares son los ms empleados en los procesos de potabilizacin de las aguas. Los sedimentadores circulares se emplean para flujo vertical.

Velocidad horizontal (Vh): Ella ayuda a la floculacin, produciendo choque entre partculas, proporcionando as una mayor remocin de partculas finas

Nmero de unidades: por lo menos se requiere de dos unidades para la sedimentacin. 6. Tratamiento Secundario. Procesos Biolgicos Aerobios Dentro de las etapas que conforman el proceso de limpieza de las aguas

residuales, el tratamiento secundario tiene el objetivo de limpiar aquellas impurezas cuyo tamao es menor a las que se pueden tratar por sedimentacin y las rejillas, por lo cual este tratamiento se basa en los mtodos mecnicos y biolgicos combinados. Los sistemas secundarios son diversos por lo que cada uno tiene su propia variante que intentan reproducir los fenmenos naturales de estabilizacin de la materia orgnica, que ocurre en el cuerpo receptor.

La ventaja es que en ese proceso el fenmeno se realiza con ms velocidad para facilitar la descomposicin de los contaminantes orgnicos en perodos cortos de tiempo. Un tratamiento secundario remueve aproximadamente 85% de la DBO y los SS aunque no remueve cantidades significativas de nitrgeno, fsforo, metales pesados, demanda qumica de oxgeno (DQO) y bacterias patgenas.

Adems de la materia orgnica se va a presentar gran cantidad de

microorganismos como bacterias, hongos, protozoos, rotferos, etc, que entran en

estrecho contacto con la materia orgnica la cual es utilizada como su alimento. Los

microorganismos convierten la materia orgnica biolgicamente degradable en CO2 y

H2O y nuevo material celular. Adems de estos dos ingredientes bsicos

microorganismos materia orgnica biodegradable, se necesita un buen contacto entre

ellos, la presencia de un buen suministro de oxgeno, aparte de la temperatura, PH y

un adecuado tiempo de contacto. Para llevar a efecto el proceso anterior se usan

varios mecanismos tales como: lodos activados, biodisco, lagunaje, filtro biolgico.

6.1. Procesos Biolgicos Aerobios: Son muchas las posibilidades de

tratamiento:

Cultivos En Suspensin: Proceso de fangos activados (lodos activados), y

modificaciones en la forma de operar: aireacin prolongada, contacto-estabilizacin,

reactor discontinuo secuencial (SBR).

Cultivos Fijos: Los microorganismos se pueden inmovilizar en la superficie de

slidos (biomasa soportada), destacando los filtros percoladores (tambin conocido

como lechos bacterianos o filtros biolgicos).

6.1.2. Lodos Activados y Sus Variantes: es un tratamiento de tipo biolgico en

el cual una mezcla de agua residual y lodos biolgicos es agitada y aireada. Los lodos

biolgicos producidos son separados y un porcentaje de ellos devueltos al tanque de

aireacin en la cantidad que sea necesaria. En este sistema las bacterias utilizan el

oxgeno suministrado artificialmente para desdoblar los compuestos orgnicos que a su

vez son utilizados para su crecimiento.

Estos lodos consisten en poner en contacto en un medio aerobio, normalmente en

una balsa aireada, el agua residual con flculos biolgicos previamente formados, en

los que se adsorbe la materia orgnica y donde es degradada por las bacterias

presentes. Junto con el proceso de degradacin, y para separar los flculos del agua,

se ha de llevar a cabo una sedimentacin, donde se realiza un recirculacin de parte

de los fangos, para mantener una elevada concentracin de microorganismos en el

interior de reactor, adems de una purga equivalente a la cantidad crecida de

organismos. Un esquema simplificado se muestra en la figura 1.

6.1.2.1. Variantes

- Dentro de los parmetros bsicos de funcionamiento, un parmetro muy

importante es el de la aireacin. La solubilidad del oxgeno en el agua es pequea

(en torno a 8-9 mgO2/l dependiendo de presin y temperatura) por lo que ser

necesario asegurar el suministro a los microorganismos, utilizando aireadores

superficiales, capaces de suministrar 1 kgO2/kWh, o bien difusores. El valor

mnimo de operacin aconsejable de concentracin de oxgeno disuelto es de 2

mg/l. El consumo elctrico en esta operacin ser importante dentro de los costes

de operacin del proceso.

- Otro parmetro clave en el proceso se refiere al parmetro A/M, algunas veces

denominada I, intensidad de carga. Se refiere a la relacin entre la carga orgnica

alimentada y la cantidad de microorganismos disponibles en el sistema, con

unidades kgDBO5 (o DQO) / kgSSVda. Es un parmetro de diseo fundamental,

teniendo un valor ptimo entre 0.3-0.6 para las condiciones ms convencionales

de funcionamiento.

- Adems tiene una influencia determinante en la buena sedimentacin posterior.

- La denominada edad celular tambin es un parmetro importante. Se refiere al

tiempo medio que permanecen los fangos (flculos, microorganismos) en el

interior del sistema. Esta magnitud suele tener un valor de 5-8 das en

condiciones convencionales de operacin.

6.1.3 Factores Que Influyen En La Remocin De Materia Orgnica:

Tiempo de contacto y concentracin del desinfectante: El tiempo de contacto entre el agente desinfectante y los microorganismos y la concentracin del agente desinfectante son factores importantes de la desinfeccin del agua. El parmetro CT se usa para calcular la cantidad de desinfectante necesario para la desinfeccin del agua. El tiempo de contacto se utiliza normalmente para determinar cmo afecta un

desinfectante en un tipo de microorganismo y bajo condiciones especficas. Existen diferencias sobre la afectividad relativa de ciertos desinfectantes qumicos en funcin del tipo de microorganismo.

El tipo de microorganismo: Los desinfectantes pueden matar de manera efectiva muchos microorganismos patgenos, sin embargo alguno de estos microorganismos son resistentes. Bacteria E.Coli, por ejemplo, es ms resistente a los desinfectantes que otras bacterias y por lo tanto se utilizan como

organismos indicadores. Algunos virus son incluso ms resistentes que E.Coli. La ausencia de E.Coli no significa que el agua sea apta para su consumo. Por ejemplo los parsitos como Cryptosporidium y Giardia son resistentes al cloro.

La edad de los microorganismos: Las bacterias jvenes son ms fciles de matar que las mas adultas. Esto es debido a que las bacterias desarrollan una capa protectora de polisacridos en la pared celular que las hace ms resistentes a los desinfectantes. Por ejemplo con una dosis de 2,0mg/L de cloro el tiempo de contacto requerido para desactivar la bacteria es de 10 das, sin embargo cuando es adulta puede necesitarse del orden de 30minutos. Para las bacterias de la misma especie y de edad de 1 da, 1 minuto puede ser suficiente como tiempo de contacto. Las esporas de bacterias pueden ser muy resistentes y de hecho las mayoras de los desinfectantes no son efectivos para la eliminacin de las esporas.

Agua que requiere tratamiento: Las caractersticas qumicas y fsicas del agua

influyen en la desinfeccin. Por ejemplo, la presencia de hierro, magnesio, sulfuro de hidrgenos y nitratos normalmente reaccionan con los desinfectantes y suponen un impedimento para la desinfeccin. La turbidez del agua tambin reduce la afectividad de desinfeccin. Los microorganismos pueden quedar protegidos del efecto de los agentes desinfectante por la turbidez de las aguas.

Temperatura: un aumento de la temperatura produce un aumento de la velocidad de las reacciones y la desinfeccin. Tambin pude provocar la volatilizacin o in activacin del agente desinfectante contra la desinfeccin.

6.1.4 Tipo de Reactores

Reactor Aireacin Prolongada: Se suele trabajar con relaciones A/M ms pequeas (mayores tiempos de residencia), consiguiendo mayores rendimiento en la degradacin de materia orgnica. Otra ventaja aadida es la pequea generacin de fangos de depuradora. Es interesante su utilizacin, adems, cuando se pretendan eliminar compuestos con nitrgeno simultneamente con la materia orgnica.

Reactor De Contacto Estabilizacin: En el reactor de aireacin se suele trabajar con menores tiempos de residencia (sobre una hora) pretendiendo que se lleve a cabo solo la adsorcin de la materia orgnica en los flculos. La verdadera degradacin se realiza en una balsa de aireacin insertada en la corriente de recirculacin de fangos, tal y como muestra la figura 2.2, y donde la concentracin de fangos es mucho ms elevada que en el primer reactor. Es interesante esta opcin cuando buena parte de la materia orgnica a degradar se encuentra como materia en suspensin.

Reactores Discontinuos Secuenciales (SBR): Todas las operaciones (aireacin y

sedimentacin) se llevan a cabo en el mismo equipo, incluyendo una etapa de llenado y terminando con la evacuacin del agua tratada. Es una opcin muy vlida para situaciones en las que se dispone de poco espacio, como ocurre en muchas industrias. Son verstiles en cuanto a las condiciones de operacin y habitualmente se utilizan columnas de burbujeo como reactores.

6.1.4 Procesos Aerobios Con Biomasa Soportada: Otra de las formas para conseguir concentraciones suficientes de microorganismos, sin necesidad de recirculacin, es favoreciendo su crecimiento en la superficie de slidos.

Se evitan de esta forma los posibles problemas en la sedimentacin y recirculacin de fangos, frecuente en los procesos clsicos de fangos activados. Sin embargo el aporte de oxgeno ser de nuevo un factor importante, consiguindose en este caso bien en la distribucin del lquido, bien por movimiento del sistema.

6.1.5 Parmetros de Diseo Las consideraciones que deben tenerse en cuenta en el diseo de los procesos

de lodos activados son: Seleccin del tipo de reactor: Los factores operacionales que estn envueltos en

la seleccin del tipo de reactor son: - Las reacciones cinticas que gobiernan el proceso de tratamiento. - Los requerimientos de transferencia de oxgeno. Naturaleza del agua residual que va a tratarse: Cuando existan problemas de

sustancias txicas para los microorganismos se recomienda el uso de un reactor completamente mezclado en lugar de uno de flujo pistn.

Condiciones ambientales locales: Las condiciones ambientales ms importantes son: la temperatura, el pH y la alcalinidad. Los cambios de temperatura en el agua residual pueden afectar las tasas de reaccin biolgicas. La alcalinidad y el pH son muy importantes en la operacin de procesos de nitrificacin.

Carga orgnica Produccin de lodos Requerimientos y transferencia de oxgeno: Deben calcularse Requerimientos de nutrientes: Los principales nutrientes son el nitrgeno y el

fsforo. Debe como mnimo cumplirse la siguiente relacin entre las concentraciones en el agua residual por tratar DBO: N: P; 100: 5: 1

Control de organismos filamentosos: En los niveles medio alto y alto de complejidad, se debe evaluar la necesidad de tener sistemas de control de organismos filamentosos. Los manuales de operacin deben incluir metodologas de control de organismos filamentosos.

6.2. Lagunas Aeradas: Son lagunas similares a las de estabilizacin dotadas de

equipos de aireacin, cuya principal finalidad es producir oxigeno a la masa liquida, estas poseen una profundidad de 3 a 5 metros.

6.2.1. Tipos

Lagunas aireadas con sedimentacin independiente Lagunas aireas con comportamiento de sedimentacin en la propia laguna Lagunas aireas del tipo intermitente Lagunas aireas del tipo aireacin sedimentacin en la misma laguna.

6.2.2. Ventajas

Mayor eficiencia en relacin a un mismo periodo de aireacin. Ausencia de algas, una vez que el oxigeno necesario para la estabilizacin de la

materia orgnica es proporcionado exclusivamente por los equipos de aireacin Menor rea ocupada.

6.2.3. Desventajas Mayor concentracin de slidos biolgicos en el efluente Mayor consumo de energa elctrica.

6.2.4. Caractersticas Su eficiencia es elevada y su costo de construccin es considerado es

considerado un poco mayor que las lagunas de estabilizacin, estas requieren de un elevado costo para su mantenimiento y operacin ya que por lo general son equipos electromecnicos, sin embargo por lo general son bastante viables.

6.2.5. Parmetros De Proyecto

La carga de diseo tpica para lagunas de oxidacin aireadas es de 50 Kg DBO/ha/d. En caso de usar una carga diferente el diseador debe justificarla tcnicamente con base en estudios piloto o experiencias previas.

Tiempo de retencin hidrulica

Profundidad:

Metodologa de clculo: El diseo de la laguna aireada debe realizarse con los

mtodos de OConnor y Eckenfelder y Ekama y Marais. Antes de determinar el tamao de los aireadores, deben corregirse los requisitos de oxgeno a condiciones de campo, por elevacin, temperatura y nivel de oxgeno.

6.3. Lagunas De Estabilizacin: son el mtodo ms simple de tratamiento de aguas residuales que existe. Estn constituidos por excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra. Generalmente tiene forma rectangular o cuadrada.

6.3.1. Tipos Las lagunas de estabilizacin suelen clasificarse en:

- Aerobias: Mantienen la biomasa en suspensin, con una alta densidad de energa instalada (>15 W/m3). Son consideradas como un proceso incipiente de lodos activados sin separacin y recirculacin de lodos y la presencia de algas no es

evidente. Para estas unidades se debe usar Aireadores de baja velocidad de rotacin.

- Anaerobias: Debido a las altas cargas que soporta este tipo de unidades de tratamiento y a las eficiencias reducidas, se hace necesario el tratamiento posterior, generalmente por unidades de lagunas facultativas en serie, para alcanzar el grado de tratamiento requerido. Para este caso debe comprobarse que la laguna facultativa secundaria no tenga una carga orgnica por encima del lmite, establecido, para este tipo de lagunas la profundidad debe ser entre 2.5 y 5

- Facultativas: Mantienen la biomasa en suspensin parcial, con una densidad de energa instalada menor que las anteriores (de 1 a 4 W/m3, recomendable 2 W/m3). Este tipo de laguna presenta signos de acumulacin de lodos, observndose frecuentemente la aparicin de burbujas de gas de gran tamao en la superficie, por efecto de la digestin de lodos en el fondo. En climas clidos y con buena insolacin se observa un apreciable crecimiento de algas en la superficie de la laguna.

Las caractersticas principales de este tipo de lagunas son el comensalismo entre las algas y bacterias en el estrato superior y la descomposicin anaerobia de los slidos sedimentados en el fondo. Su utilizacin como unidad de tratamiento en un sistema de lagunas puede ser:

1. Como laguna primaria nica (caso de climas fros en los cuales la carga de diseo es tan baja que permite una adecuada remocin de bacterias) o seguida de una laguna secundaria y/o terciaria (normalmente referida como laguna de maduracin).

2. Como una unidad secundaria despus de lagunas anaerobias o aireadas, para cumplir el propsito de procesar sus efluentes a un grado mayor.

- Maduracin: La Carga superficial, para la remocin de DBO debe usarse la siguiente ecuacin: Csr = 0.941Csa - 7.16. Para una adecuada remocin de nemtodos intestinales en un sistema de lagunas se requiere un perodo de retencin nominal de 10 das como mnimo, la profundidad puede variar entre 0.9 y 1.5 m. Las lagunas de maduracin deben dimensionarse para alcanzar la remocin

bacterial necesaria de acuerdo a los criterios de calidad exigidos. Debe tenerse en cuenta la remocin lograda en los sistemas de tratamiento que anteceden.

La reduccin de bacterias en cualquier tipo de laguna debe ser determinada en trminos de coliformes fecales, como indicadores. Para tal efecto, el diseador debe usar el modelo de flujo disperso, con los coeficientes de mortalidad netos para los diferentes tipos de unidades. El factor de dispersin para uso en el modelo de flujo disperso, puede ser determinado segn la forma de la laguna.

6.3.2. Caractersticas Las lagunas de estabilizacin operan con concentraciones reducidas de biomasa

que ejerce su accin a lo largo de periodos prolongados. La eliminacin de la materia orgnica en las lagunas de estabilizacin, es el resultado de una serie compleja de procesos fsicos, qumicos y biolgicos, entre los cuales se pueden destacar dos grandes grupos.

Las lagunas tienen requerimientos operacionales y de mantenimiento mnimo que, sin embargo, deben revisarse y cumplirse peridicamente, por el operador, con el objeto de eliminar problemas que frecuentemente se presentan en este tipo de plantas.

6.3.3. Ventajas

- La estabilizacin de la materia orgnica alcanzada es muy elevada. - La eliminacin de microorganismos patgenos es muy superior a la alcanzada

mediante otros mtodos de tratamiento. - Presentan una gran flexibilidad en el tratamiento de puntas de carga y caudal. - Pueden emplearse para el tratamiento de aguas residuales industriales con altos

contenidos en materia biodegradables. - Desde el punto de vista econmico, es mucho ms barato que los mtodos

convencionales, con bajos costos de instalacin y mantenimiento. - El consumo energtico es nulo. - En el proceso de lagunaje se generan biomasas potencialmente valorizables una

vez separada del efluente 6.3.4. Desventajas

- La presencia de materia en suspensin en el efluente, debido a las altas concentraciones de fitoplancton.

- Ocupacin de terreno, que es superior a la de otros mtodos de tratamiento. - Las prdidas considerables de agua por evaporacin en verano

6.3.5 Parmetros De Proyectos Para el dimensionamiento de las lagunas, se debe tomar en cuenta:

Compartimento de sedimentacin: - Relacin longitud a ancho, 2:1 a 5:1 - Pendiente, 1.25:1 a 1.75:1 - Abertura de las ranuras, 15 a 30 cm - Proyeccin de las ranuras, 15 a 30 cm - Bafle de espumas: encima de la superficie (45 a 60 cm), debajo de la superficie

(15 cm) rea de ventilacin del gas

- rea superficial (% del total) = 15 30 - Ancho de la abertura = 45 a 75 cm Cmara de digestin de lodos

- Volumen (litros / cpita) = 55 a 100 - Tubera de recoleccin de lodos (mm) = 200 a 300 - Profundidad debajo de la ranura hasta la superficie superior del lecho de lodos =

30 a 90 cm - Profundidad del tanque (desde la superficie del agua hasta el fondo del tanque)

(m) = 7 a 10 - Capacidad de almacenamiento de lodo = 6 meses de lodo Compartimento de sedimentacin

- Tasa de desbordamiento superficial (m/m/d) = 25 a 40 - Tiempo de retencin (horas), 2 a 4

Operacin y mantenimiento 1. Eliminar diariamente las grasas, natas y slidos flotantes, del compartimiento de sedimentacin.

2. Raspar semanalmente los lados y fondos inclinados del compartimiento de sedimentacin, con un cepillo de goma, para quitar los slidos que se hayan adherido y que pueden descomponerse. 3. Limpiar semanalmente la ranura del compartimiento de sedimentacin. Puede emplearse un rastrillo de cadena. 4. Cambiar el sentido del flujo por lo menos una vez al mes, cuando as est previsto en el diseo del tanque. 5. Controlar la nata en la cmara de natas, rompindola por medio de chorros de mangueras a presin, mantenindola hmeda con aguas negras del compartimiento de sedimentacin y quitndola cuando su espesor llegue a unos 60 a 90 cm.

7. Procesos Biolgicos Anaerobios

7.1 Procesos Biolgicos Anaerobios: El tratamiento anaerobio es un proceso biolgico ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas residuales. Cuando stas tienen una alta carga orgnica, se presenta como nica alternativa frente al que sera un costoso tratamiento aerobio, debido al suministro de oxgeno. El tratamiento anaerobio se caracteriza por la produccin del denominado biogas, formado fundamentalmente por metano (60-80%) y dixido de carbono (40-20%) y susceptible de ser utilizado como combustible para la generacin de energa trmica y/o elctrica. Adems, solo una pequea parte de la DQO tratada (5-10%) se utiliza para formar nuevas bacterias, frente al 50-70% de un proceso aerobio.

Sin embargo, la lentitud del proceso anaerobio obliga a trabajar con altos tiempos de residencia, por lo que es necesario disear reactores o digestores con una alta concentracin de microorganismos. Realmente, es un complejo proceso en el que intervienen varios grupos de bacterias, tanto anaerobias estrictas como facultativas, en el que, a travs de una serie de etapas y en ausencia de oxgeno, se desemboca fundamentalmente en la formacin de metano y dixido de carbono. Cada etapa del proceso, que se describen a continuacin, la llevan a cabo grupos distintos de bacterias, que han de estar en perfecto equilibrio.

- Hidrlisis: La hidrlisis es la ruptura de molculas grandes, solubles e insolubles, en molculas de menor tamao que pueden ser transportadas dentro de las clulas y metabolizadas. En este proceso no se produce metano, y en la mayor parte de los casos supone una etapa que se desarrolla lentamente.

- Formacin de cidos (acidognesis) y acetato (acetognesis): Los productos finales de la hidrlisis son transformados en cidos orgnicos de cadena corta, otros compuestos de bajo peso molecular, hidrgeno y dixido de carbono. Estas bacterias son altamente resistentes a variaciones en las condiciones ambientales. Por ejemplo, aunque el pH ptimo para el desarrollo de su actividad metablica es 5-6, los procesos anaerobios generalmente son conducidos a pH 7, y an en estas condiciones su actividad metablica no decae.

- Metanognesis: La formacin de metano, siendo este el ltimo producto de la digestin anaerobia, ocurre por dos grandes rutas: La primera de ellas, es la formacin de metano y dixido de carbono a partir del principal producto de la fermentacin, el cido actico. Las bacterias que consumen el cido actico se denominan bacterias acetoclastas. La reaccin, planteada de forma general, es la siguiente: CH3COOH CH4 + CO2

Algunas bacterias metanognicas son tambin capaces de usar el hidrgeno para reducir el dixido de carbono a metano (metanognicas hidrogenoclastas) segn la reaccin:

4H2 +CO2 CH4 + 2 H2O La metanognesis es la etapa crtica en el proceso de degradacin, por las

caractersticas de las bacterias que la llevan a cabo, y por ser la ms lenta de todo el proceso. En buena medida, la digestin anaerobia se ha de llevar a cabo en las condiciones ptimas para el buen funcionamiento de estas bacterias metanognicas.

Parmetros de Diseo

Carga Superficial: en lagunas anaerobias se usa para comprobar que la carga sea suficientemente alta con el fin de soprepasar la carga facultativa, sobre todo en las condiciones iniciales de operacin con una carga reducida por efecto de un reducido nmero de habitantes conectados al sistema de alcantarillado. Para que se presenten condiciones de trabajo anaerobias, la carga debe estar muy por encima de 1000 kgDBO/ha/da.

Carga volumtrica: La carga orgnica volumtrica mxima, para temperaturas sobre 20C permitida ser 300 g DBO/m3/d. Si en el estudio de impacto ambiental se establece que el factor de olores no es de consideracin, se puede incrementar a 400 g DBO/m3/d. Para temperaturas inferiores a los 20C la carga volumtrica mxima debe ser de 200 g DBO/m3/d.

Tiempo de retencin hidrulica: Los tiempos de retencin hidrulica a usar son funcin de la temperatura del agua del mes ms frio, y de la eficiencia de remocin requerida.

Profundidad: Se recomienda una profundidad entre 2.5 y 5 m. Acumulacin de lodos: Se debe calcular el volumen de acumulacin de lodos en

la laguna y tenerlo en cuenta para el diseo. El valor de diseo para tal propsito es de 40 L/hab/ao. El periodo de desenlode recomendado est entre 5 y 10 aos. Se debe proveer un volumen extra para dicha acumulacin.

Remocin de coliformes: Las lagunas anaerobias son menos eficientes que las facultativas en la reduccin de coliformes. La remocin de coliformes debe determinarse de acuerdo a las previstas de las normas.

Consideraciones hidrulicas - Medicin de caudales: Se debe instalarse una canaleta tipo Parshall o Palmer

Bowlus a la entrada de la instalacin para la medicin de caudal y un vertedero del tipo rectangular a la salida de la unidad, para evaluacin de la laguna y comprobacin de la magnitud de la infiltracin.

- Dispositivos de reparticin: En los casos que se tengan lagunas operadas en paralelo deben instalarse dispositivos repartidores de flujo. Los repartidores ms apropiados son aquellos que cumplen su funcin para todo el intervalo de caudales, desde el mnimo hasta el mximo horario.

- Dispositivos de entrada, interconexin y salida: Estas partes deben disearse en la forma ms simple posible, evitando la utilizacin de vlvulas y mecanismos que se deterioran por efecto de las caractersticas corrosivas de las aguas residuales, y mayormente por la falta de uso.

- Como dispositivo de entrada se recomienda la tubera simple con descarga visible sobre la superficie del agua de la laguna. La tubera de entrada puede estar simplemente colocada sobre el dique a una altura de unos 20 o 30 cm sobre la superficie del agua.

7.2. Tipos De Reactores

Dado el bajo crecimiento de las bacterias metanognicas y la lentitud con la que llevan a cabo la formacin de metano, es necesario desarrollar diseos en los que se consiga una alta concentracin de microorganismos (SSV) en su interior si se quiere evitar el utilizar reactores de gran tamao. Para conseguirlo, habitualmente es necesario que el tiempo de retencin hidrulico (TRH) sea inferior al tiempo de retencin de slidos (TRS) y esto se puede hacer por distintos medios. Entre ellos tenemos:

Reactor de contacto (mezcla completa con recirculacin de biomasa): Consiste

un tanque cerrado con un agitador donde tiene una entrada para el agua residual a tratar y dos salidas, una para el biogs generado y otra para la salida del efluente. Este efluente se lleva a un decantador donde es recirculada la biomasa de la parte inferior del decantador al reactor, para evitar la prdida de la misma. Los principales problemas que presentan radican en la necesidad de recircular los lodos del decantador y de una buena sedimentacin de los mismos.

Figura Reactor Anaerbico de Contacto

Reactor de manto de lodos y flujo ascendente (UASB, Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Estos reactores solucionan el problema de recirculacin de lodos al aumentar la concentracin de biomasa en el reactor mantenindola en su interior.

Se trata de un reactor cuyo lecho est formado por grnulos de biomasa. Estos grnulos son porosos y con una densidad poco mayor que la del lquido, con lo que se consigue un buen contacto de ste con la biomasa. Los reactores suelen tener en su parte superior un sistema de separacin gas-slido-lquido, puesto que se acumula biogs alrededor de las partculas, stas manifiestan una tendencia a ascender separndose con estos dispositivos. Se consigue una alta concentracin de biomasa dentro del reactor que conlleva una elevada velocidad de eliminacin de materia orgnica con rendimientos elevados de depuracin.

El agua residual se introduce por la parte inferior, homogneamente repartida y ascendiendo lentamente a travs del manto de lodos (grnulos).

Los principales problemas que tiene este tipo de reactor son: puesta en marcha, ya que se ha de conseguir que se desarrollen grnulos lo ms estables posibles, la incidencia negativa que tiene el que el agua residual a tratar contenga una gran cantidad de slidos en suspensin y la deficiente mezcla en la fase lquida que se logra.