Instituto Nacional de Ecologa

Libros INE

CLASIFICACION

AE 001904

LIBRO

Programa de capacitacin paraoperadores de plantas detratamiento. Operacin ymantenimiento de sistemas de Iodosactivados

TOMO

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111AE 001904

PROGRAMA DE CAPACITACIN PARAOPERADORES DE PLANTAS DE TRATAMIENTO

SEGUNDONIVEL

OPERACION Y MANTENIMIENTODE SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS

1985

SECRETARIA DE DESARROLLO URBANO Y ECOLOGIASUBSECRETARIA DE ECOLOGIA

DIRECCION GENERAL DE PREVENCION Y CONTROL DE LACONTAMINACION DEL AGUA

4

/9 0V

6 . OPERACION Y MANTENIMIENTO DE

SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS

PREFACIO

La implementacin de las principales estrategias que el Gobierno Federal ha defi-nidopara prevenir y controlar la contaminacin del agua en el pals, implica la -puesta en operacin de un gran numero de plantas de tratamient de aguas residua-les,las cuales, junto con las ya existentes, representan una enorme infraestruc-tura'cuya elevada inversin debe ser adecuadamente protegida.

Tal situacin, mis la responsabilidad de que estos sistemas de tratamiento operencon las eficiencias re9ueridas para cumplir con la legislacin vigente en Mxico-en mteria de proteccion de la calidad del agua de los cuerpos receptores, deman-da un nmero creciente de personas altamente calificadas, a las cuales se pueda -asignar con plena confianza tan importante tarea.

Para responder a esta necesidad,la Subsecretaria de Ecologa de la Secretaria de-Desarrollo Urbano y Ecologa, a travs de la Direccin General de Proteccin y --Control de la Contaminacin del Agua, ha llevado a cabo la confeccin de los tex-tos correspondientes a los niveles 1 y 2 del Programa Nacional de Capacitacin para Operadores de Plantas de Tratamiento a travs del cual ser posible la forma--cin'de los recursos humanos que en esta rea requiere el pas.

El Nivel 1 est constituido por 4 textos y contempla los conocimientos bsicos --del tratamiento de aguas residuales, as como los detalles de operacin y mantenimiento de sistemas de tratamiento "sencillos".

Est dirigido a personas con formacin acadmica minima de bachillerato o vocacional, siendo obligatorio dominar su contenido para cursar el siguiente nivel.

El Nivel 2 est constituido por 7 textos y contempla informacin especifica sobrelos diferentes sistemas de tratamiento.

Est dirigido a personas con formacin acadmica mnima de Licenciatura en un - -Area Tcnica afn y a operadores de Nivel 1.

La estructuracin de los cursos se ha definido de tal manera que el Programa de -Capacitacin disponga de la flexibilidad necesaria para que se forme personal ca-lificado en la operacin y mantenimiento de los sistemas de tratamiento especifi-cos en que se requiera, sin limitar las posibilidades de capacitacin de los ope-radores en otros sistemas de tratamiento, si stos as lo desean . Con la imple--mentacin de este Programa de Capacitacin para Operadores de Plantas de Trata- -miento, se coadyuvar, sin lugar a dudas, en el esfuerzo de afrontar con xito elreto que representa el saneamiento del recurso hidrulico del Pais .

INDICE

Pg.

INTRODUCCION

6 .1 . DESCRIPCION DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

6 .1 .1 . Proceso convencional de lodos activados6 .1 .2 . Modificaciones al proceso de lodos' activados

.6 .2 . CRITERIOS DE DISEO Y EVALUACION DE OPERACION

6 .3 . '4PERACION DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

11

6 .3 .1 . Inspeccin a una planta nueva6 .3 .2 . Procedimiento para arranque6 .3 .3 . Control . del proceso

6 .4 . PROBLEMAS OPERACIONALES

6 .4 .1 . Tanque de aireacin6 .4 .2 . Clarificador secundario6 .4 .3 . Problemas electromecnicos

6 .5 . MANTENIMIENTO

6 .5 .1 . Equipo sujeto a mantenimiento6 .5 .2 . Mantenimiento preventivo6 .5 .3 . Mantenimiento correctivo6 .5 .4 . Conservacin de edificios, tanques, canales y jardines

1

6

6 .6 . SEGURIDAD EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO

6 .6 .1 . Por qu la seguridad?6 .6 .2 . Seguridad en las plantas de tratamiento .

56

64

79

BIBLI,OGRAFIA

Pg.

FIGURAS Y TABLAS

FIGURAS

6.1 .1 .

Proceso tpico de lodos activados 26 .1 .2 .

Diagrama tpico de una planta de tratamiento 36 .1 .3 .

Modificaciones al proceso convencional de lodos activados 56.1 .4 .

Diagrama esquemtico del sistema de tratamiento son oxgeno-puro d etapas multiples y sistema de aireacin extendida --(zanja de oxidacin) 7

6 .3 .1 .

Unidades de tratamiento del proceso de lodos activados 146 .3 .2 .

Clarificador secundario 156.3 .3 .

Sistema de aire a tanques de aireacin 186.3 .4 .

Recirculacin estimada de la prueba de sedimentabilidad P346 .3 .5 .

Clculo de F/M 396 .3 .6 .

Clculo de F/M 406 .3 .7 .-

Clculo de F/M 416 .3 .8 .

Clculo del

flujo de desecho de lodo activado (WAS) 456 .3 .9 .

Clculo del flujo de desecho de lodo activado (WAS) 466.3 .10 . Algunas consideraciones sobre muestreo 476 .3 .11 . Programa tpico de muestreo y anlisis para una planta de lo

dos activados . 496 .3 .12 . Registro mensual para control del proceso de lodos activados 50/516 .3 .13 . Microorganismos importantes del

lodo activado 536 .3 .14 . Predominancia relativa de rotferos y ciliados en MLSS 546 .3 .15 . Hoja de registro para examen microscpico de lodos activados 556 .5 .1 .

Programa de mantenimiento

preventivo 756 .5 .2 .

Tarjetas de servicio a equipo y registro de servicio 766 .6 .1 .

Tarjeta de seguridad 81

TABLAS

6 .2 .1 .

Parmetros tpicos de diseo del proceso de lodos activados 126 .3 .1 .

Procedimientos para el control de aireacin y O .D. 286 .3 .2 .

Requerimientos de aire para sistemas de difusin y aireacinmecnica 29

6 .3 .3 .

Rangos tpicos , de RAS para algunas variaciones del proceso -de lodos activados 29

6 .3 .4 .

Procedimientos estandar para control del flujo de recircula-cin de lodo activado RAS 31

6 .3 .5 .

Rangos tpicos de F/M 386.3 .6 .

Valores de MCRT 426.4 .1 .

Concentraciones permisibles de metales pesados en el' procesode lodos activados 62

6 .4 .2 .

Problemas con sopladores mecnicos y como corregirlos 656 .4 .3 .

Problemas con aireadores mecnicos superficiales y como co--rregirlos 66

INTRODUCCION

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales son por esencia, la herramienta -fundamental utilizada dentro de las acciones para controlar la contaminacin del-agua . A travs de ellos se mejora la calidad de las aguas residuales propiciandola posibilidad de su reuso y, se protege la ecloga de los cuerpos receptores y-la salud pblica.

Tal solucin representa, por una parte, cuantiosas inversiones, y por otra, la necesidad de recursos humanos altamente calificados mediante los cuales se asegure-la eficiente operacin de los sistemas de tratamiento y se logre proteger las:-grandes inversiones que demandan.

El nivel 1 del Programa de Capacitacin para Operadores de Plantas de Tratamientose contempla precisamente, como la fase inicial , del esfuerzo orientado a la formacin ;de tales recursos humanos, el cual es continuado por el nivel 2 de este Pro-grama.

Dicho nivel 1 est estructurado de tal manera que en el se proporciona la informaclon

,

necesaria para operar y mantener instalaciones y plantas de tratamiento sen-cillas como es el caso de : fosas spticas, tanqes Imhoff, pretratamiento trata-miento primario y lagunas de estabilizacin.

En este nivel se vierten adems los conceptos bsicos que van desde la definicinde contaminacin y contaminante, hasta el estudio de la teora de los procesos fisicos, qumicos y biolgicos, mediante los cuales se pretende establecer slidos-cimientos que permitan a los futuros operadoresPD,de plantas de tratamiento, com- -prender ms fcilmente los procesos involucrados en sus plantas.

Respecto al nivel 2 del Programa de Capacitacin para Operadores de Plantas de --Tratamiento, ste est elaborado de tal forma que permite, una vez asimilados losconceptos del nivel 1, adentrarse en los detalls de operacin y mantenimiento delos procesos de tratamiento ms comunes, como son : lagunas aireadas, filtros bio-lgicos, lodos activados, sistemas fsico-qqumicos y sistemas de desinfeccin ; --adems de que se contemplan los aspectos bsicos necesarios para la operacin y -mantenimiento de las plantas de tratamiento como son : fundamentos de hidrulica,fundamentos de electricidad y fundamentos de quimica . del agua.

Cada uno de los tersas del Programa considera en ',,su caso, la descripcin de los --procesos, asi como : criterios de diseo ; condiciones de operacin ; equipo sujeto-a mantenimiento ; programa de mantenimiento preventivo ; mantenimiento correctivo ;-problemas de operacin y acciones para resolverlos ; seguridad en la planta de tratamiento y aspectos relativos al manejo, administracin y supervisin de plantas-de tratamiento de aguas residuales.

Con este Programa se contempla la capacitacin formal de recursos humanos que puedan fungir como operadores de plantas de tratamiento calificados, capaces de in -terpretar, decidir y actuar en forma autnoma .

6 .1 . DESCRIPCION DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS.

6 .1 .1 . Proceso convencional de lodos activados

El proceso de lodo activado es una tcnica de tratamiento en la cual el agua resi-cual y el lodo biolgico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque -comunmente llamado de aireacin . Los slidos biolgicos son posteriormente separados del agua residual tratada en un tanque de sedimentacin (clarificador secunda

-

rio) y recirculados al tanque de aireacin para mantener una cantidad constante deslidos suspendidos (microorganismos) . Ver Fig .l 6 .1 .1.

En el proceso de lodos activados, los microorganismos son completamente mezclados-con la materia orgnica del agua residual, de tal manera que la usen como comida yas puedan reproducirse . A medida que los microorganismos crecen, se agrupan y --van formando flculos para producir una masa activa de microorganismos llamada "lodo activado" . El agua residual fluye continuamente dentro de un tanque de airea--cin, , donde el aire es introducido para mezclar el lodo activado (en sistemas de -difusin de aire) y proporcionar el oxgeno necesario para que los microorganismosremuevan con mayor rapidez la materia orgnica . La mezcla de lodo activado y aguaresidual en el tanque de aireacin es llamada "licor mezclado" . El licor mezcladofluye del tanque de aireacin al clarificador secundario donde el lodo activado sedimenta . La mayor parte del lodo sedimentado es regresado al tanque de aireacin-para mantener una alta poblacin de microorganismos y una remocin ptima . Debidoa que el lodo que se produce en el proceso es mayor que el requerido, se desecha -una determinada cantidad al sistema de manejo de lodos para su tratamiento y disposicin . El aire es introducido al tanque de aireacin, ya sea mediante difusores-que se colocan en el fondo del tanque de aireacin o por aireadores mecnicos su--perficiales . El volumen de lodo recirculado al', tanque de aireacin es tpicamentedel 20-50% del flujo del influente . Hay muchas variaciones del proceso convencio-nal d lodos activados ya descrito, estas variaciones se describen en el siguientepunto.

6 .1 .1 1 1 . Elementos de una planta de tratamient'.

Una planta de tratamiento de aguas residuales municipales mediante el proceso convencional de lodos activados generalmente tiene las siguientes unidades de trata--miento (ver fig . 6 .1 .2 .)

1. Rejilla de gruesos2. Rejilla de finos3. Desarenador4. Medidor de flujo5. Clarificadores primarios6. Tanque ,de aireacin7. Clarificadores secundarios8. Sistema de cloracin9. Espesadores de lodos

10. Digestin de lodos11. Acondicionamiento de lodos12. Deshidratado de lodos13. Disposicin final

La descripcin detallada de cada una de estas unidades de tratamiento se sale del-propsito de este texto por lo . que nicamente se describir esquemticamente el --diagrama de flujo indicando el objetivo de cada ' 'una de estas unidades de tratamiento

.

1

CLARIFICADORSECUNDARIO

( SEDIMENTACION )

EFLUENTE

AGUA RESIDUAL DEL

SEDIMENTADORPRIMARIO

AIRE U OXIGENO

LODO RECIRCULADO

VDESECHODE LODO

ACTIVADO

Fig .6 .I .I .-PROCESO TIPICO DE LODOS ACTIVADOS

TANQUE DEAIRE ACION

N

Fig . 6 .1 .2 . Diagrama tpico de una planta de tratamientode lodos activados.

INFLUENTE :

FUNCION

PRETRATA-MIENTO

TRATAMIENTOPRIMARIO

TRATAMIENTOcrrIINnARTO

1

MANEJO DE .LODOS

REJAS DE BARRAS

DESARENADOR

PRE-AIREACIO

MEDIDOR DE FLJO

SEDIMENTACION PRIM.O FLOTACION

PROCESO DE LODOSACTIVADOS

1DESINFECCION

Remocin de slidos-gruesos (latas, tra-pos, plsticos, ra-mas, etc .).

Remocin de arena y-grava.

Ayuda para remocin-de aceite en etapas-posteriores.

Medicin del flujo -del influente y re-gistro del mismo.

Remocin de materialsedimentable y flo-tante.

Tratamiento de sli-dos removidos de - -otros procesos.

Remocin de slidos-suspendidos y sli--dos orgnicos.

Eliminacin de bacterias patgenas.

EFLUENTE

3

6 .1 .2 . Modificaciones del proceso de lodos activados.

Las modificaciones al proceso convencional de lodos activados han sido desarrolla-lladas para mejorar la operacin bajo ciertas circunstancias . Algunas de estas --condiciones pueden ser:

1. La carga orgnica actual excede a la de diseo para operacin del proceso con-vencional.

2. Se requiere adicin de nutrientes para tratar apropiadamente el influente.Variaciones estacionales de flujo y carga orgnica.

6 .1 .2 .1 . Estabilizacin por contacto.

En este sistema, el agua residual que entra es mezclada brevemente (20-30 minutos)con el lodo activado el tiempo requerido para que los microorganismos adsorban loscontaminantes orgnicos en solucion, pero no el tiempo necesario para que ellos --asimilen la materia orgnica . El lodo activado, entonces se sedimenta y es regre-sado a otro tanque de aireacin (tanque de estabilizacin), en el cual, ste es ireado de 2 a 3 horas para permitir que los microorganismos remuevan la materia or -gnica . Ver fig . 6 .1 .3 .d.

6 .1 .2 .2 . Aireacin decreciente (Tapered aeration).

En tanques de aireacin largos y angostos, la demanda de oxigeno es mucho mayor a-la entrada ; como resultado, la aireacin en etapas puede ser usada . En este proceso, una mayor cantidad de aire se introduce a la entrada y va disminuyendo hasta -alcanzar la salida del tanque . La cantidad de aire total es la misma, pero su distribucin disminuye a lo largo del tanque.

6 .1 .2 .3 . Aireacin en etapas (Step aeration).

Esta modificacin consiste en que el flujo de agua residual es introducido en va-rios puntos en lugar de uno . En los puntos de alimentacin se esparce la demanda-de oxigeno en el tanque de aireacin, resultando una mayor eficiencia del uso del-oxigeno . Es frecuente que cuando una planta de tratamiento convencional quiere aumentar su capacidad, modifican su sistema al de aireacin en etapas . Ver fig . - -6 .1 .3 .b .

4

6 .1 .2 .4 . Aireacin extendida.

Plantas muy pequeas usan el sistema de aireacin extendida, el cual es otra variacin del sistema de lodos activados . El diagrama de flujo es esencialmente el mismo que en el sistema de mezcla completa, excepto que en estas plantas generalmenteno hay tratamiento primario, a menos que se requiera una determinada condicin en-el influente . El tiempo de retencin hidrulica varia de 12-36 horas en lugar de-6-8 horas ,que se usa en el proceso convencional . Este periodo de aireacin permi-te que el lodo sea parcialmente digerido dentro del tanque de aireacin de tal ma-nera que ste puede ser dsaguado y dispuesto sin ser necesaria-una gran capacidadde digestin . Una variacin del sistema de aireacin extendida es la llamada zan-ja de oxidacin, la cual forma el tanque de aireacin, el rotor introduce el oxigeno necesario al agua residual, la mantiene mezclada y en movimiento . (Ver fig . --6 .1 .4 .a)

6 .1 .2 .5 . Mezcla completa.

Con el objeto de obtener an mejores resultados que en el sistema de aireacin en-

4

TANQUESEDIMENTADOR

c).- PROCESO DE LODOSACTIVADOS MEZCLACOMPLETA

DE RECIRCU

TANQUE DE ilSEDIMENTACIONSECUNDARIO

INFLUENTE TANQUE DEA IREACION FLUJO

DE PISTON EFLUENTEa).- PROCESO CONVENCIONAL

DE LODOS ACTIVADOSRECIRCULACION

DE LODO

DESECHODE LODO

INFLUENTE SEDIMENTADORSECUNDARIO

TANQUE DEAIREACION FLUJO

DE PISTON

b).- AIREACION EN ETAPAS

LINEA DE RECIRCULACION

DESECHODE LODO

TANQUE DE AIR EACION

--

ALTERNATIVAPARA DESECHO

DE LODO

DESECHODE LODO

SEDIMENTADOR''SECUNDARIO

O.- ESTABILIZACION PORCONTACTO

LINEA DERECIRCULACION

DESECHODE LODO

MODIFICACIONES AL PROCESOCONVENCIONAL DE LODOS ACTIVADOS

5

EFLUENTE

etapas, se usa el proceso de mezcla completa . En este sistema, el agua residual-se alimenta tan uniforme como sea posible a todo lo largo del tanque de aireacinde tal manera que la demanda de oxgeno sea uniforme de un extremo a otro . (ver -fig . 6 .1 .3 . c).

dual que esta siendo tratada . (ver fig . 6 .1 .4 . b)

La presin bajo la cubierta del tanque mantiene el control, previene y evita el-retromezclado de una etapa a otra- . Este sistema permite el uso del oxgeno ef i-cientemente con bajos requerimientos de energa . Para producir el mezclado se --usan aireadores superficiales . En el caso de usar tanques abiertos, se usan difsores de oxgeno especiales . El nmero de etapas y el tipo de dispositivos para-el mezclado depende de las caractersticas del desecho, tamao de planta, disponibilidad de terreno, requerimiento de calidad y otras consideraciones . El sistemade oxgeno puro posee tanques de aireacin mucho ms pequeos (1 .5 a 2 horas de -aireacin en lugar de 6-8 horas en el sistema convencional), . El oxgeno usado en-el proceso generalmente es generado en el sitio de la planta . Para grandes plan-tas, el aire es licuado y destilado en unidades criognicas para produccin de --oxgeno . En plantas pequeas, la separacin del oxgeno se obtiene adsorbiendo-el nitrgeno del aire y permitiendo que el oxgeno pase a travs de una unidad deadsorcin.

6 .2 . CRITERIOS DE DISEO Y EVALUACION DE OPERACION.

El proceso de lodos activados puede convertir casi toda la materia orgnica del -influente a slidos . Los slidos tienen que ser removidos de tal manera de tenerun efluente de alta calidad en trminos de materia orgnica . Desafortunadamente,la sedimentacin de slidos floculentos no es fcil de predecir cuando hay gran--des cantidades de slidos, corrientes por diferencia de densidad en el agua, y --consideraciones de espesamiento . Se requiere un control operacional cuidadoso de-slidos para producir un efluente de buena calidad . Criterios tpicos de diseo-para diferentes variaciones del proceso de lodos activados se presentan en la ta-bla 6 .2 .1.

Los siguientes trminos son importantes en la evaluacin-de sistemas de lodos ac-tivados:

1. Slidos suspendidos en el licor mezclado (MLSS) . Esta es una medida muy im--portante y muestra la cantidad de lodo en el tanque de aireacin . En plantasgrandes este parmetro se determina varias veces al da .y en plantas pequeasslo una vez.

2. Slidos suspendidos voltiles en el licor mezclado (MLVSS) . Este anlisis indirectamente muestra la fraccin de masa activa biolgica de slidos en el licor mezclado y directamente nos dice la cantidad inerte de slidos . Por ejemplo, la cantidad de MLVSS esta entre 70-80% de los MLSS . Sin embargo, cuandohay fuertes infiltraciones en el drenaje, el acarreo de arcilla puede dismi-nuir los MLVSS de 55 a 60% . Cuando el porciento de MLVSS disminuye hay que -aumentar los MLSS para mantener el mismo nivel de microorganismos activos.

6 .1 .2 .6 . Sistema de oxgeno puro.

Desde 1970, ha habido inters en los sistemas que utilizan oxgeno puro en lugar-de aire, para utilizar eficientemente el oxgeno, los tanques generalmente estn-cubiertos y el oxgeno es recirculado a travs de varias etapas, ver fig .6 .1 .4 .b ."Cuando los tanques estn cubiertos, el oxgeno (90% puro) entra a la primera eta-pa del sistema y fluye a travs del tanque de oxigenacin, junto con el agua resi

DESECHO DE LODO

ALCLARIFICADORSECUNDARIO

a).- SISTEMA DE AIREACION EXTENDIDA .

CUBIERTA DEL TANQUEDE AIREACION

VALVULA DECONTROL

ALI M . DEOXIGENO

LICOR MEZCLADOAL CLARIFICADORSECUNDARIO

b).- SISTEMA DE TRATAMIENTO CON OXIGENO PURODE ETAPAS MULTIPLES

Fig .6 .I .4.- DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTOCON OXIGENO PURO DE ETAPAS MULTIPLES Y SISTEMADE AIREACION EXTENDIDA ( ZANJA DE OXIDACION .)

7

3. Indice de densidad de lodo (SDI)La velocidad a la que los slidos del lodo activado sedimentan en el clarificador secundario depende de las caractersticas de sedimentabilidad del lodo . Estas caractersticas se determinan por una prueba muy sencilla de sedimentabilidad, cuyos resultados pueden ser usados para determinar el SDI . Se toman 100Uml de muestra del tanque de aireacin y se dejan sedimentar en un cilindro de-1000 ml de capacidad y graduado . Se lee el volumen de lodo al final-de 30 min.

SDI =

MLSS (nlglllde lodo sedimentado despus de,30 min . (mi/i) x 1000

Un buen indice de densidad de lodo es de alrededor de 1 .0 . Un lodo con un SDI=1 .5 ., es denso y sedimenta rpidamente . Un 014:1 .0, significa un lodo lige-ro el cual sedimenta despacio.

4. Indice volumtrico de lodo.El indice volumtrico de lodo tambin se usa para indicar las caractersticas-de sedimentabilidad de lodo activado, y se define:

SVI = lodo sedimentado despusde 30 min . (ml/1) x 1000MLSS (mg/1)

En este caso, un SVI de 100 o menos se considera que el lodo tiene buena sedi-mentabilidad . Entre ms bajo sea el SVI el lodo es ms denso.

5. Relacin comida/microorganismo, F/M.Este parmetro es usado paraexpresar la carga total de materia orgnica en elsistema biolgico, y es la relacin que existe entre los kgs de DB05 que en- -tran al tanque de aireacin por da y los kgs de MLVSS en el tanque de airea--cin y el clarificador secundario.

Una relacin de F/M alta refleja una carga alta en el sistema de lodos activa-dos, y esto indica que se est desechando mucho lodo . Un valor muy alto de --F/M (>0 .5) indica normalmente un sistema inestable ; aunque hay ocasiones en -que una planta de este tipo operan muy bien a F/M, 0 .5.

Una relacin de F/M baja o una concentracin normal de MLSS (menor de 0 .1) in-dica una planta que tiene una carga baja de materia orgnica.

6. Tiempo de -retencin de slidos, SRT.Es el tiempo promedio que los slidos son mantenidos en el proceso.

A continuacin se presentan algunos ejemplos de como calcular los trminos descritos anteriormente y los cuales se usan frecuentemente en la evaluacin de -operacin de plantas de tratamiento de aguas residuales . En la tabla 6 .2 .1 . -se presentan los parmetros tpicos de diseo de algunas variaciones del proceso de lodos activados.

1 . Recopilacin de informacin:

Q. 7570 m3/da (flujo del

influente)MLSS

: 2500 mg/1MLVSS

: 2000 mg/1SS

: 20 mg/1

(efluente clarificador secundario)DB05

: 120 mg/l

(efluente clarificador primario)DB05

: 15 mg/1

(efluente clarificador secundario)8

Qr

: 3785 m3/da (flujo derecirculacin de lodo)WAS

: 37 .85 m3/da (flujo de lodo desechado)Xv,u

: 9200 mg/1 (concentracin del desecho de lodos)

Dimensiones del tanque de aireacin:

Ancho

= 12 mLargo

= 38 mProfundidad = 3 m

Dimensiones del clarificador scundario

Dimetro

: 20 mProfundidad : 3 .66 m.

Volumen sedimentado de lodo despus de 30 min de sedimentacin : 200 ml

NOTA : la calidad del efluente es buena y parece que no hay problemas.

2. Clculo del volumen del tanque de aireacin y el clarificador secundario.

Volumen tanque

=

largo x ancho x profundidadde aireacin

=

38m X 12 m X 3 m

=

1368 m3

Volumen clarificador

= 7Y

2 X H =

R2 HSecundario

~D-

=

3 .1416 (20 m)2 x 3.66 m4

Ve =

1150 m3

Donde :

D : dimetro del clarificador secundario, m: constante, 3 .1416

R : radio del clarificador secundario, mH : altura del clarificador secundario, m

3. Clculo del ndice volumtrico de lodos SVI

lodo sedimentado despus de 30 min (ml ./1) X 1000MLSS (mg/1)

SVI

200 ml/l x.1000 = 80 ml/g2500 mg/1

Un ndice volumtrico de lodo menor de 100 indica buenas caractersticas-de sedimentacin.

4. Clculo de la relacin F/M

F/MT Materia orgnica medida como DB05, kq/daMicroorganismos en eT tanque de aireacin y clarificador, kg

F = DB05 infl . x Q (flujo del influente).

SVI

9

F = 120 rig x 7570 m3

x 1kg x 1000 1 = 908 .4 kg/daa 106 mg

1m

M = MLVSS tanque de aireacin + MLVSS clarif . sec.

M = MLVSS x vol . + MLVSS x Vc

M = 2000 mg/1 x 1368 m3 + 2000 mcl x 1150 m3

M = 2000 mc (1368 m3 + 1150 m3 ) x 101

0m31 x 100

10 K000 mg

~

M = 5036 kg

F/M = 908 .4kg DB05/da = 0 .18

Kg DB055036 kg MLVSS

Kg MLVSS-da

5 . Determinacin de la cantidad de lodo desechadoLa cantidad de lodo desechado de una planta convencional es normalmente -alrededor de 0 .5 a 0.6 kgs de lodo activado por cada kg de DB05 removida.Si se estn desechando mayores cantidades de lodo, los MLSS en el tanque-de aireacin disminuirn y finalmente alcanzarn niveles muy bajos dismi-nuyendo la eficiencia de remocin de materia orgnica de la planta . Si -se desechan cantidades pequeas, los MLSS aumentarn a un punto tal que -finalmente derramarn por los vertedores del clarificador secundario.

Kg DB05 remov/dia = (DB0 5 infl . - DB0 5 efl .) X Q

Kg DB05 remov

m

m

m3 1k 1000 1dia

= (120

- 15

) X 7570

x

x--3

10 mg

1 m

Kg DB05 remov

da =

794 .85

Kg WAS =dia

Q WAS x Xv,u

Kg1dAS = 37 .85ma x 9200 kg x 100031

dd10 6 mg

i m3

kg WAS -

348 .22dfa

k WASla

=348 .22kg/da

=

0 .44 Kg WASKg DB05 remov

749.85 Kg DB05

kg DB05 remov

daremov.

Esta cantidad de desecho est un poquito abajo de lo normal.

1

6 . Clculo del tiempo de retencin del lodo (SRi)

S .R .T. = MLVSS en el tanque de aireacin y clarificador secundario

Lodo activado desechado + slidos perdidos en el efluente(kgs/dia)

(kg/da)

2000 a (1368 m3 + 1150 m3 ) X 1000 1 X 1lp1

1 m310 m

9200 a x 37 .85 m3 X 1 kg X 1000 1+ 7570 m3 x 1000 1 x 1_la_ X 20 mg/i1

U Ti 106 mg

1 m3

d a

1 m3 -

106 mg

SRT= 5036 kg

499 .6 kg/Oa

Como se va en la tabla 6 .2 .1 . este tiempo de edad del lodo se encuentra -dentro del rango normal de 5-15 das para plantas de tipo convencional.

7 .' Clculo de la tasa de recirculacin de lodos.

Relacin de

= Flujo de recirculacin de lodo __ Orrecirculacin

r

Flujo del influente

r = 3785 m3/da = 0.5

7570 m3 da

r = 0 .5

Esta relacin se encuentra en la parte superior del rango establecido en-la tabla 6 .2 .1 . para plantas de tipo convencional . Con la buena sedimen-tabilidad que tiene esta planta, puede reducirse la tasa de recirculacin

' de lodo (un poco) sin que se presente el problema del transporte de sli-dos a-travs de los vertedores del clarificador .secundario.

6 .3 . OPERACION DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS.

6 .3 .1 . Inspeccin a una planta nueva.

Esta seccin trata de las etapas que se siguen cuando se revisa una planta nueva.La descripcin se basa en un arreglo tpico de planta, su planta puede variar de-esta planta, pero siguiendo estos pasos y obteniendo asistencia del ingeniero di-seador de la planta y del fabricante del equipo durante el chequeo, se evitaran-muchos,problemas de operacin iniciales.

6 .3 .1 .1 . Descripcin de una planta nueva de lodos activados.

Imagine que su planta de tratamiento primario se ha modificado y convertido en --una planta de lodos activados . Usted seguir usando sus viejas rejillas de ba- -

SRT =

= 10 das

11

Tabla 6.2 .1 . Parametros ti`ptcos de diseo del proceso de lodos activados.

Edad

F/M

Carga org .

RelacinRegimen

del lodo k0 DB05

kg D605 Tiempo

dedel

SRT

kg .MLVSS(das)

da-1

3

MLSS

deTrretencin

:lRecrc.Flujo

1000 mvol .

mg~l

Pistn

5-15

0 .2-0 .4

320 - 640

1500 - 3000

4-8

0 .25-0 .5

mezcla

5-15

0 .2-0 .6

800 - 1920

3000 - 60000

3-5

0 .25-1 .0completa

Pistn

5-15

0 .2-0 .4

640- 960

2000 - 3500

3-5

0 .25-0 .75

Pistn

5-15

0.2-0 .6

480 - 1200

1000 - 4000*

0 .5-1 .5*

0 .5 -1 .54000 - 10 000 +

Mezcla

20-30

0.05-0 .15

160 - 240

2000 - 6000

12-36**

0 .5-2 .0completa

mezcla

8-20

0.25-1 .0

1600 - 4000

4000 - 8000

2-5

0 .25-0.5completareactoresen serie

* Unidad de contacto+ Tanque de estabilizacin** Normalmente el valor es de 24 horas

Modificacindel

Proceso

Convencional

Mezclacompleta

Aireacinen etapas

Estabilizacinpor contacto

Aireacinextendida

Sistema deoxigeno puro

rras para eliminacin de slidos gruesos, su canal de desarenacin, y clarificadores primarios . El tanque nuevo de aireacin tiene 30 m de largo, 13 .5 m de anchy 5 m de profundidad, y tiene una pared en forma de "Y" que divide al tanque en -dos partes iguales . Las tuberas de alimentacin de aire estn localizados a lo-largo del tanque y en cada lado de la "Y", y espaciados a cada 3 metros . Las burbujas salen de los difusores de aire localizados en el fondo del tanque, ver fig.6 .3 .1 . la cual muestra un tanque de aireacin y un clarificador secundario.

El clarificador secundario nuevo es circular con 24 m de dimetro interno y 3 .7 mde altura efectiva, con pendiente en el fondo del tanque ver fig . 6 .3 .2 . El cla-rificador est equipado con un mecanismo de rastras para colectar el lodo des-pus que ste ha sedimentado . El ingeniero de planta te informa que el contratista ha terminado y que el nuevo sistema debe ser puesto en servicio . Lo primero -que debe hacerse es rechecar el equipo y estructuras . Normalmente el contratistay el supervisor de construccin tienen esta responsabilidad, pero muchas veces seolvidan de aspectos importantes debido a prisas o descuido.

No hay ; nada ms molesto que arrancar una planta nueva y tener que parar despus -de dos,) tres das debido a un pequeo descuido que hubiera requerido nicamente-una hora para corregirlo durante un chequeo preliminar . Cuando realice el che- -queo del equipo asegrese que sabe lo que ste se supone qu hace, cmo lo hace ycomo darle un servicio correctamente y con seguridad ; si es posible, que el inge-niero que dise la planta y el fabricante del equipo, lo acompae durante el chequeo . "

6 .3 .1 .2 . Tanque de aireacin.

a). Compuertas o vlvulas de control.

En la fig . 6 .3 .1 . hay ocho vlvulas, cuatro para operar en forma convencional y -cuatro para trabajar la planta con alimentacin de agua residual en etapas (Step.feed aeration), marcadas con rectngulos y crculos respectivamente . Abra y cie-rre las vlvulas y vea si son de fcil operacin y acceso. Estas deben operar --uniformemente, sin saltos durante la operacin de abrir y cerrar. Cheque en que po-sicinla vlvula se encuentra abierta y cerrada, si no hay un vstago o seal --que indique la posicin de la vlvula, cuente las vueltas y registre con cuantas-vueltas la vlvula est totalmente abierta.

Cuando las vlvulas estn abiertas, cheque que la lnea del influente del tanque-de aireacin o canal de llegada est libre de escombros como rocas, grava, peda-zos de` concreto, u otro material extrao . Este material puede atascar una bomba-o el mecanismo de rastras del clarificador .. Despus de revisar la .lnea o canal,cierre la vlvula y asegrese que no haya material extrao en las guas de las --vlvulas o compuertas que impidan que asienten perfectamente.

La vlvula o compuerta debe estar pintada para protegerla contra la corrosin . Remueva la cubierta que protege el vstago y cheque que la rosca del vstago est -lubricada y vea si existe una tuerca de tope de la carrera de la vlvula o com- -puerta ; si no hay, inserte una para evitar que la compuerta caiga en el tanque deaireacin cuando algn operador la abra un poco ms del tope, o el vstago sea do

b). Vertedores.

Los vertedores son usados para controlar el flujo o la salida del tanque de aireacin . Cheque que el vertedor est bien nivelado, y recheque cuando se llene el -tanque,' de aireacin con agua residual . Si el vertedor no est nivelado, el -

blado por cierre de la compuerta ms all de lo normal .

13

P-I

P-2

S-I

n

o

o o o

o o o

o V o o

IS

P-3

P-4

S-2

S-3

S-4

P-1,2,3,4 COMPUERTAS DEPEDESTAL PARAOPERAR EN FORMAALI MENTACION DEAGUA RESIDUAL ENETAPAS

S-1,2,3,4 COMPUERTAS DEPEDESTAL PARAOPERAR EN FORMACONVENCIONAL

S REGADERAS PARAESPUMA

VISTA EN PLANTA

Ll30m. I

VISTA LATERALTANQUE AIREACION

I3 .5m.

SECCION TRANSVERSAL

JBAFLE PARA ESPUMA 0NATAS Y CONTROL DEDIRECCION DEL FLUJO -

24 m.

SUPERFICIE DELAGUA

VERTEDOR DELEFLUENTE

CANAL DELEFLUENTE

3.7m.

LICOR MEZCLADO DEL AIREADOR.

6CLARIFICADOR SECUNDARIO

UNIDADES DE TRATAMIENTO DEL PROCESO DE LODOSACTIVADOS

RECIRCULACION 0 DESECHO DE LODO

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EFLUENTE

DESNATADORCUCHILLAS COLECTORASY HULES AJUSTABLES,

RASTRAS

BAFLE PARA ESPUMA

UNIDAD MOTRIZ

DESECHO DELODO 0RECIRCULACION

BAFLES PARANATAS 0 ESPUMA

CAJA COLECTORADE NATAS

EFLUENTE

HULES COLECTORESAJUSTABLES

DESECHO DE LODO 0RECIRCULACION

Fig.6.3.2. CLARI Fi CADOR SECUNDARIO

15

efluente no ser distribuido uniformemente sobre el vertedor, esto podra causar-cortocircuito . Los vertedores estn debidamente pintados con una pintura antico-rrosiva, a menos que est fabricado en un material resistente a la corrosin.

c). Regaderas para control de espuma.

Cheque cada una de las regaderas y asegrese que cada una tenga una boquilla, quees la que produce el abanico de agua, el cual debe tener un ngulo de 45con la -superficie del tanque . Introduzca el agua a las regaderas por unos minutos y cercirese que el abanico del agua cubra el rea deseada . Cheque que no haya fugas-en el sistema de tuberas y que el abanico de las regaderas se traslape una con -otra con el fin de obtener una buena operacin . Cuide que se instalen filtros --"Y" antes de las regaderas para evitar que se tapen las boquillas, y as ahorrar-en el futuro tiempo de mantenimiento.

d). Sistema de aire.

Revise el sistema de aire siguiendo el flujo de aire desde los sopladores hasta -el tanque de aireacin.

Filtros de aire.

Primero cheque las puertas de acceso a la cmara de filtros . Estas deben estar -revestidas alrededor con hule o algn material adecuado para formar un sello bienajustado. Si hay algn boquete o rajadura, reparelas . Cheque el interior de la-cmara y elimine cualquier cantidad de arena, arcilla, papel u otros materiales -extraos . Revise que las bolsas de los filtros estn bien instaladas y que los -trabajadores no hayan dejado alguna herramienta o algo que pudiera llegar dentro -de uno de los sopladores.

Se instala un manmetro para leer la diferencia de presin entre la entrada a losfiltros y la salida . El manmetro tiene la forma de "U" . Para checar el manme-tro remueva el tubo de vidrio del manmetro, teniendo cuidado de no quebrarlo . -Introduzca aire en las lneas que llegan al manmetro y cercirese que no haya --ninguna obstruccin, si las lneas poseen accesorios, cheque fugas de aire . Si -las lneas no estn obstruidas, llene el tubo "U" con el fluido requerido ; el - -cual puede ser : aceite o agua Adicione algn tinte al fluido del manmetro parafacilitar la lectura . La diferencia en presin registrada por el manmetro ser-pequeo cuando los filtros estn limpios, pero a medida que se ensucian la dife -rencia aumentar, cuando la diferencia alcanza entre 2 y 3 pulgadas de columna deagua ms que la diferencia inicial ; es tiempo de cambiar los filtros o limpiarlos.Revise el manual del fabricante y vea recomendaciones de diferencia"de presin --permisible as como el procedimiento para limpieza.

Sopladores.

Los sopladores son del tipo de desplazamiento positivo . Lea el manual de fabri-cante y entienda todas las instrucciones completamente antes de poner en opera- -cin los sopladores . Normalmente en las especificaciones de construccin se solicitan de 3 a 4 copias de cada equipo. Si se ha prdido el manual, solicitelo a -la brevedad posible escribiendo al fabricante e indicando el nombre, tamao, nmero de serie, modelo, localizacin y nmero de contrato si es posible . Cada fabrTcante proporciona un ao de garanta . Si el equipo es daado por una operacin -inadecuada, el propietario de la planta absorber el costo . Una operacin apro--piada prolonga la vida del equipo y reduce el costo de reparaciones.

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Hay que tener especial atenci6n en los procedimientos de arranque y paro . PREPAREUNA LISTA DE ACTIVIDADES QUE DEBEN CHECARSE ANTES DE APRETAR EL BOTON DE ARRANQUE.Revise switches, indicadores, conecciones de bombas, tipo y nivel de aceite, arranque la bomba de circulacin de aceite y cheque el sistema de circulacin antes de-poner en operacin los sopladores.

Revise que las vlvulas de entrada y salida sean fciles de operar . Los soplado--res deben arrancarse sin carga (el aire debe descargarse a la atmsfera, hasta quela unidad est operando satisfactoriamente), vaya valvuleando despacio hasta ponerel aire completamente dentro del sistema . Cuando vaya a parar, siga el procedi- -miento inverso . . Asegrese del procedimiento correcto para arrancar y parar, in-cluso mientras otros estn en operacin . Un procedimiento inapropiado de arranquey paro acortan la vida del equipo (ver fig . 6 .3 .3 .).

En seguida, cheque el motor, la base del soplador y la alineacin de flechas del -motor y soplador, normalmente el contratista deja alineado el equipo con equipo especial . Solicite el equipo para alineacin y chequelo por su cuenta con los datosdel fabricante . Estos datos son invaluables en caso de falla o futuros alineamientos . La tolerancia de alineacin no debe ser mayor de 0 .003 pulgadas aunque se --prefieren 0.001 de pulgada . Revise que los tornillos y tuercas de la base del so-plador estn en su lugar y debidamente apretados, de no ser as, ordene que losaprieten para evitar el desalineamiento del equipo al arrancar . Vuelva a alinear.

Si el soplador y el motor estn anclados satisfactoriamente, los puntos de lubricacin estn en buenas condiciones y el alineamiento de flechas es apropiado, enton-ces el motor y el compresor darn vueltas con facilidad girando las poleas . Cuan-do las guardas de seguridad estn instaladas y estn comprendidas y revisadas las-partes en movimiento, entonces usted est listo para checar las lneas principalesde aire o manifolds.

En ambos lados del soplador, las lneas principales estn conectadas al soplador -mediante copies flexibles, de tal manera de mantener una vibracin mnima y permi-tir la expansin por calor, ya que cuando el aire es comprimido hay una generacinde vapor . Esto puede aumentar la temperatura tan alta como 56C o ms . Cheque --que haya suficiente espacio para el movimiento de los copies flexibles.

La lnea de descarga del soplador est equipada con una vlvula de alivio de pre-sin, la cual protege al soplador de una contrapresin excesiva y sobrecarga . La-valvula de alivio de presin, se ajusta con pesos o resortes para abrir cuando la-presin del aire excede el rango de operacin normal (0 .5 a 0 .7 kg/cm2) . Revise -que esta vlvula opere libremente mediante operacin manual, levantando la vlvulade su asiento . Entre la vlvula de alivio de presin y la descarga del soplador -hay un manmetro para leer la presin de descarga, cheque que el manmetro est --bien instalado y su conecci6n no tenga fugas y que haya facilidad de acceso para -la lectura.

La linea principal de descarga debe tener un medidor de flujo de aire localizadoen alguna parte recta de la tubera . El medidor de aire consiste en una placa de-orificio insertada entre 2 bridas especiales . La placa de orificio est hecha de-acero inoxidable con un orificio fabricado con precisin y en el centro de la pla-ca . El diametro variar con la cantidad de flujo a ser medido . La plata tiene unespesor de 1/8 de pulgada y ligeramente mis grande que el dimetro interno de latubera . La placa de orificio se instala entre ls bridas, bloqueandola tubera a excepcin del orificio . Un lado del orificio es biselado, -

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VALVULA DEALIVIO "S"

VALVULA CHECK (OPCIONAL)

SILENCIADORTOMA DE AIRE

FILTRO

tn

SI LENCIADORDE DESCARGA ,__TUBERIA 8110

MOTOR40 HP

.....BOMBA

LIM/:'~O~

G

n ROOTS 820 RAI

i`

SEALESA PANEL DECONTROL

MEDIDOR DEFLUJO TIPOPLACA DEORIFICIO

VALVULA SEROKEY STONE 8 '

A TANQUESAIREACION -

TiA TANQUESDE

AIREACION

Fig .6.3.3.- SISTEMA DE AIRE A TANQUES DE AIREACIONSOPLADOR ROOTS

1@

dejando un lado puntiagudo . En un lado de la tubera deben colocarse los datos dela placa de orificio, normalmente del lado que qued puntiagud el orificio . En -la parte superior de cada una de las bridas hay un orificio al cual se conectan -pequeas tuberas que conducen la seal al panel de instrumentacin para indicar -la lectura correspondiente al flujo de aire, revise que no haya fugas en estos conductos . Los instrumentos del panel de control deben haber sido calibrados correc

-

tamente, pero en ocasiones la placa de orificio se instala al revs o una lnea noest conectada al panel de instrumentos . Cheque la trampa de condensados o dren -localizada cerca del tanque de aireacin en la parte ms baja de la lnea princi--pal de aire, y remueva cualquier basura o arena . Inspeccione la lnea principal -desde los sopladores hasta los difusores en el tanque de aireacin, buscando fugas,que las conecciones no estn flojas y que las tolerancias por expansin sean las -correctas,

Cabezal de distribucin de aire (air headers)

Las tuberas de distribucin de aire estn conectadas a la tubera principal de alre (manifold) y vienen desde la parte superior del tanque de aireacin hasta el -_fondo del mismo, distribuyendo el aire a lo largo del tanque, el cual sale a tra-vs de los difusores . Las tuberas de distribucin de aire pueden ser fijas o m6viles . Los mviles tienen un cople que permite subir el difusor para darle mantenimiento.

Tome ;un sistema de poleas (tripie y polea) para subir o bajar las tuberas de dis-tribucin . El tripie debe estar bien anclado para evitar que la tubera de distribucin de aire lance el tripie al tanque de aireacin y posiblemente con todo y --operador, con las respectivas consecuencias.

Cada tubera de distribucin posee una vlvula de corte para dar mantenimiento al-difusor . Inspeccione cada vi1vula y vea que operen con facilidad, fijndose en --que posicin estn abiertas o cerradas . El espacio entre los tanques de aireacines una rea peligrosa, en la que se debe tener cuidado . Si el tanque est vaco,-una caida de 5 m puede ser fatal . Si el tanque est lleno el operador puede aho-garse si cae dentro . Como regla, para cualquier trabajo que sea realizado entre -tanques, debe haber dos operadores con salvavidas.

Otras precauciones de seguridad que deben ser observadas cuando se trabaje entre -dos tanques de aireacin son:

1. Use zapatos antiderrapantes.2. El crecimiento de algas produce superficies de acceso resbalosas, limpie per-

fectamente cada vez que aparezcan.3. Mantenga el crea libre de derrames de aceite.4. No deje herramienta tirada que pueda provocar un accidente.5. Coloque luz adecuada para los trabajos de noche.6. Use zapatos especiales para hielo en zonas donde la temperatura es muy fra.

Puesto que el tanque de aireacin est vaco, coloque una escalera de mano y continue con el chequeo . Primero, remueva cualquier objeto extrao, incluyendo arena otierra del fondo del tanque . En seguida, cheque las tuberas de distribucin de -aire que llegan al fondo del tanque en forma de "T" invertida . La parte-horizon--tal de esta "T" debe estar bien nivelada ; si una de estas'"T" esta 12" ms alta -que la otra, escapar mas aire a travs de la "T" ms alta, causando una distribu-cin pobre del aire . El contratista debe nivelarlos, pero es aconsejable checar--los otra vez . Asegfarese que los difusores estn bien colocados, reemplace los difusores daados . La tubera debe limpiarse con chorro de agua para remo-

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ver tierra o partculas, antes de colocar los difusores.

- Difusores.

Hay muchos tipos de difusores, los que pueden ser de burbuja gruesa o fina, rosca-dos o bridados . Cuando vaya instalar difusores roscados, coloque una leve canti-dad de grasa en la rosca (teniendo cuidado que ningan lubricante toque la aberturadentro del difusor), para facilitar su remocin cuando requieran limpieza . NO USELLAVE CUANDO INSTALE DIFUSORES ROSCADOS, EL APRIETE A MANO ES SUFICIENTE, Y AUN --ASI SE PUEDE OCASIONAR UN PROBLEMA CUANDO SE REQUIERE DAR SERVICIO.

- Prueba del soplador .

jDespus que se han checado las lineas de distribucin de aire y difusores en el --tanque de aireacin, cheque la operacin del soplador . Inicie la operacin del sopiador descargando el aire a la atmsfera . Revise el procedimiento de arranque y-paro para los sopladores y pngalos en operacin . Opere durante 3 4 horas para-checar cualquier sobrecalentamiento y vibraciones . Cheque la temperatura, ampera-je, del motor, flujos de aire y la presin diferencial del sistema del filtro y regstrelas . Repita estos registros despus de llenar el tanque de aireacin.

Ahora es tiempo de revisar la v1vula de alivio de presin para su calibracin co-rrecta ; para esto hay que cerrar la vlvula de alimentacin de aire a los tanques-de aireacin-y dejar que la v1vla abra . Tome el amperaje del motor para verifi-car si se sobrecarga bajo condiciones de operacin . Si todo funciona bien por cuatro horas, usted debe sentir que no tendr ningn problema inmediato de los sopla-dores.

6 .3 .1 .3 . Aireadores superficiales.

Cuando la planta de tratamiento de lodos activados tiene en los tanques de airea-cin aireadores mecnicos superficiales cheque lo siguiente:

a). Lubricacin del sistema motriz.b). Todas las partes del aireador deben estar apretadas.c). Si el nivel del agua de operacin va a permitir una buena sumergencia de la --

propela o turbina del aireador.d). El motor gire adecuadamente y sea clase F . (A prueba de humedad)e). Los elementos trmicos son del tamao apropiado (en centro de control de moto-

res).f). Si el aireador es del tipo flotante, cheque:

--El motor debe ser clase F (a prueba de humedad)- Los anclajes deben estar seguros pero no tensionados.- La caja de conecciones del motor debe estar sellada.- Cerciorarse que el motor del aireador tenga sus resistencias calefactoras pa

ra condensados, y su dren para eliminacin de condensados.- Que la propela est balanceada dinmicamente.- Los cables de anclaje tengan sus flotadores para evitar que se hundan cuando

se d mantenimiento a un aireador fuera del tanque de aireacin.-: Si el anclaje es con muertos(bloques de concreto en el fondo), procure que -

tengan amarrado un cordel y un flotador para facilitar su localizacin.

6 .3 .1 .4. Clarificador secundario (circular).

Cheque los siguientes puntos:

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a). Operacin de las vlvulas compuertas de control.b). Fondo del tanque : que no hayan escombros o algo que atore el sistema de ras--

tras.c). Lubricacin del sistema motriz y alineacin de la columna y rastras.d). Checar la distancia entre los hules de las rastras colectoras de lodo y el pi

so del clarificador.e). Checar que no haya materiales extraos en las lneas de tubera o canales de-

interconeccin entre el aireador y el clarificador.f). Instalacin de bomba de succin de lodo (o lnea de descarga de lodo).g). Nivelacin de vertedores.h). Mecanismo para eliminacin de espuma.

Una vez que las rastras han sido instaladas cheque la tolerancia del extremo de -cada rastra con la pared del tanque (normalmente de 2 .5 a 5 cros) . Si la rastra -es muy larga, sta puede chocar contra la pared del tanque y romperse y atorar elotro brazo . Una vez que se detecte un brazo torcido, debe retirarse de la colum-na de soporte.

6 .3 .1 .4 . Bombas de recirculacin y desecho de lodo activado.

Puesto que este equipo es idntico (excepto por su tamao), cheque lo mismo en cada una . Para checar bombas, lo primero es bloquear el botn de arranque en el --centro de control de motores (CCM'S) colocando una tarjeta de seguridad donde in-dique que este equipo est siendo checado . Esto evitar accidentes . Remueva, lacubierta de inspeccin en la carcasa de la bomba y cheque que el impulsor no ten-ga algn objeto extrao atorado y que el impulsor est debidamente unido a la flecha . Instale la cubierta de inspeccin y revise que haya manmetro en las lineasde succin y descarga de las bombas . Cheque que las vlvulas de succin y des--carga operen sin atorarse durante la operacin de abrir y cerrar.

Revise que los baleros del motor y bomba estn bien lubricados . Inspeccione que-la flecha del motor est bien alineada con la flecha de la bomba . Puesto que la-bomba no ha operado, gire la flecha de la bomba manualmente varias revoluciones .-Si todo est correcto, introduzca agua al clarificador final o crcamo de bombeo-de lodo donde la bomba pueda succionar agua y pueda ser operada por unos minutos.Mientras se llena el crcamo de bombeo, cheque las vlvulas check y vlvulas de -recirculacin de lodo . Abra las vlvulas de succin y descarga antes de operar -la bomba, tenga cuidado de no arrancar sin agua las bombas, ya que el impulsor --puede amarrarse a la carcasa provocando un retraso en la operacin.

Cuide que haya suficiente agua antes de arrancar la bomba para una prueba .\ Cebe-la bomba si es necesario,y si todo est correcto, quite el bloqueo en el centro decontrol de motores y arranque la bomba con un pequeo piquete al botn de arran-que y luego al botn de paro para checar la rotacin de la bomba.

Una vez que chec la rotacin de la bomba, si sta no es correcta ordene que el -tcnico electricista cambie el sentido de rotacin .. Una vez corregida la rota- -cin, arranque la bomba y vea si hay fugas de agua en la bomba y lineas . Lea laslecturas de presin y el nivel de agua en el clarificador o crcamo de bombeo conel objeto de medir las caractersticas y eficiencia de la bomba . Tome el ampera-je del motor, Registre el flujo de esta bomba en el panel de control . La bomba-debe estar en prueba durante un par de horas con el objeto de verificar que no --hay ningn problema mayor.

Para checar la bomba para desechar lodo, la bomba de recirculacin de lodo debe -

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estar en operacin con el objeto de asegurarse que ste operar apropiadamente --cuando el operador inicie el desecho de lodo.6 .3 .2 . Procedimiento para arranque.

6 .3.2 .1 . Aspectos Generales.

En este punto se introducir al operador en el procedimiento para arranque, considerando una planta operando como proceso convencional de lodos activados, con un=flujo de entrada de 15 140 m 3/dia . Durante el arranque de una planta de trata- -miento de aguas residuales es de gran ayuda la presencia de los ingenieros diseadores de la planta, vendedores de equipo y operadores con experiencia, con el fide proporcionar asistencia . El fabricante del equipo debe estar presente para --asegurarse que las fallas de equipo no sean por causa de procedimientos inadecua-dos de arranque.

El operador es libre de escoger el procedimiento para arranque respecto al nmerode tanques de aireacin que sern usados para producir la cantidad de microorga--nismos suficientes para el tratamiento del agua residual . El mtodo que se reco-mienda es aquel que proporciona el tiempo de retencin ms grande, evita el esca-pe de slidos a travs'de vertedores en el clarificador secundario y proporciona-la oportunidad de probar la mayor parte del equipo antes de que termine su garan-ta.

6 .3 .2 .2 . Primer da.

Arranque los sopladores y deje que el aire salga por los difusores antes de introducir el. agua residual del clarificador primario en los tanques de aireacin . Es'to evita el taponamiento de los difusores con material del clarificador primario.

Llene los tanques de aireacin a la profundidad normal de operacin, permitiendo-que el equipo de aireacin opere a mxima eficiencia . Empleando todos los tan- -ques de aireacin se tendr el mayor tiempo de retencin disponible . El objetivodel tanque de aireacin es crear una poblacin heterognea de microorganismos conla mnima cantidad de microorganismos que vienen en el agua residual,,y para esto-se requiere la mayor cantidad disponible de aireacin para dar a los microorganismos la oportunidad de crecer,multiplicarse,y obtener las caractersticas desea- _bles de sedimentacin.

Una vez que se han llenado los tanques de aireacin, inicie el llenado de los dosclarificadores secundarios . El uso de todos los clarificadores proporcionar un-mayor tiempo de retencin, reducir el transporte de slidos ligeros que son microorganismos, y acelerar la formacin de flculo en el sistema.

Cuando los clarificadores estn a las 3/4 partes llenos, inicie 'la operacin --del sistema de rastras y la bomba de recirculacin de lodos . Las tasas de recir-culacin tienen que ser ajustadas para regresar rpidamente los slidos (organis-mos) al tanque de aireacin .. Los slidos nunca deben permanecer en el clarifica-dor secundario ms de 1 .5 horas . Tambin, pueden desarrollarse problemas si la -tasa de recirculacin es muy alta (mayor del 50% del flujo del influente), debidoa que cuando el flujo es alto no permite que los slidos sedimenten en el fondo -del clarificador. Una planta convencional de lodos activados en general, opera -satisfactoriamente a tasas de recirculacin de lodo de 20 a 30% del flujo del in-fluente, pero la tasa relacionada de recirculacin debe hacerse con base en los -organismos que regresan al tanque de aireacin donde ellos tratan la materia orgnica que entra .. Un lodo ligero requerir un porcentaje mis alto de recirculacin

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que un lodo espeso . Sin embargo, aumentando el porcentaje de recirculacin y te-niendo un lodo delgado puede producir un lodo ms ligero . La ayuda de un coagulante o f1culante al final del tanque de aireacin mejorar la formacin de microor=ganismos durante el arranque.

Cuando los vertedores del clarificador secundario empiezan a derramar y el efluen-te empieza a salir, inicie la cloracin del efluente para su desinfeccin.

Cuando los tanques de aireacin estn llenos y el agua residual est airendose, -se inicia el proceso de lodos activados . Los microorganismos aerobios en el tan--que de aireacin tienen comida y oxgeno, en consecuencia la poblacin de microor-ganismos empezar a crecer.

Despus de 2 3 horas de aireacin, cheque el oxgeno disuelto (O .D .) de los tan-ques de aireacin para ver si se est proporcionando suficiente oxgeno.

Mida el oxgeno disuelto en todo el tanque de aireacin . Si es posible, utilice -un analizador de oxgeno para campo (de electrodo), tanto en la superficie como enel fondo . El oxgeno debe estar distribuido en todo el tanque . Si el O .D . es me-nos de 1 mg/1 aumente la cantidad de aire al tanque ; si el O .D . es mayor de 3 mg/1disminuya la cantidad de aire al tanque, pero no al grado que el tanque pierda el-mezclado . Probablemente habr una cantidad de O .D. en exceso debido a la cantidadde microorganismos tan pobre.

Despus de que un cultivo de microorganismos ha sido creado en los tanques de al--reaci8n, se tiene que aumentar la cantidad de oxigeno para cubrir las demandas si-guientes:

1. El O .D . es normalmente bajo en el influente y en la recirculaciri de'lodo alaireador.

2. El influente del agua reisdual puede venir sptico, creando una demanda inme-diata de oxgeno.

3. Los microorganismos en presencia de comida suficiente crean una demanda alta -de oxgeno.

El efluente del tanque de aireacin debe tener al menos un nivel de oxgeno disuelto de 1 mg/1 . Checar el O .D . cada dos horas hasta que se establezca un patrn - -constante ; despus de esto el O .D . debe ser checado tan frecuente como se requierapara mantener el nivel de oxgeno deseado . Diariamente las variaciones de flujo -producirn diferentes demandas de oxgeno . Rasta que no se estabilice el sistema,el operador no conocer cuando debe entregar suficiente o mucho O .D . a los tanquesde aireacin . Frecuentemente hay un exceso de aire durante las primeras horas de-la maana cuando la carga del influente es baja . El oxgeno disuelto es bajo al -medio da y en las tardes, lo anterior se debe a la tendencia de la carga orgnicade aumentar durante el da.

Opere el sistema de regaderas tan pronto como sea posible debido a que la forma- -cin de espuma de detergentes ser muy grande hasta que haya suficientes slidos -formados, si es necesario aplique antiespumantes comerciales a la superficie del -aireador para controlar la espuma (dosis de 10-20 mg/1 son suficientes) . La espu-ma de detergente alcanza alturas de hasta 3 metros y el viento produce que se le-vante y se esparza por el rea cercana a los aireadores, el operador poco a poco -observar la disminucin de espuma a medida que el cultivo de microorganismos se -.vaya creando .

23

6 .3 .2 .3 . Segundo da.

Tome una muestra del tanque de aireacin y realice una prueba de sedimentabilidadde 60 min en una bureta de 1000 ml . (graduada) . Si es posible use un cilindro de2000 ml de capacidad y 12 .5 cros . de dimetro con el objeto de obtener mejores re-sultados . Observe la sedimentacin del lodo durante una hora . El lodo probable-mente tendr el mismo color que el efluente del clarificador primario durante losprimeros das . Despus de unos minutos, se iniciar la formacin de partculas -muy finas de color beige grisceo . Las partculas permanecen suspendidas y bajanmuy lentamente . Despues de una hora, hay una cantidad pequea de partculas sedimentadas (10 a 20 ml), la mayor parte estarn en suspensin, Lo anterior es una-indicacin de que el tanque de aireacin se est estabilizando, pero se requierenms partculas para un tratamiento efectivo.

6 .3 .2 .4 . Del tercer al quinto da.

Durante este periodo de operacin los nicos controles que se aplican al sistema-normalmente consisten en mantener la concentracin de O .D . en el sistema y una tasa apropiada de recirculacin de lodo . A continuacin se deber iniciar con un -programa de monitoreo con el fin de registrar y ver los datos requeridos para el-control futuro de la planta . Se recomiendan los siguientes parmetros.

1 . Slidos totales y voltiles.

2 .

a).b).c).d) .

Efluente del clarificador primario.Licor mezclado (tanque de aireacin).Recirculacin de lodo.Clarificador final.

DBO y DQO . (Demandas Bioqumica y Qumica de Oxgeno)

a). Influente de la planta.b). Efluente primario.c). Efluente del clarificador final.

NOTA : Se recomienda efectuar la DQO para determinar la concentracin del influen-te en cuanto a materia orgnica (aunque tambin incluye materia inorgnica)ya que los resultados se obtienen en 4 horas en lugar de 5 das en la que -se obtiene el resultado de DB05 . La determinacin de la DQO permite controlar ms rpidamente el proceso de lodos activados . Por muchos aos los operadores intentaron usar la DB05 para control de operacin, pero la pruebatiene las siguientes desventajas:(1) Errores en el procedimiento pueden causar una gran variacin en los re-

sultados.(2) Se requieren 5 das para obtener los resultados

3 . Oxigeno Disuelto.

a). Tanque de aireacin.b). Efluente del clarificador secundario (bajo la superficie del agua antes -

de alcanzar los vertedores).c). Efluente final (despus de cloracin).

4 . Slidos sedimentables.

a). Influente.b). Prueba de sedimentabilidad del licor mezclado.c). Efluente final.

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5 . Temperatura

a). Influenteb). Aireadorc). Efluente final.

6 . pH .

a). Influente.b). Efluente del clarificador primario.c). Tanque de aireacin.d). Efluente final.

7. Claridad del agua o turbiedad (Disco Secchi o Turbidimetro).a) . Efluente del clarificador final.

8. Demanda de cloro.

a) . Efluente del clarificador final.

9 . Bacterias del grupo coliforme.

a) . Efluente de la planta.

10 . Lectura de medidores y clculos.

a). Flujo diario.b). Kgs de slidos bajo aireacinc). Kgs de DBO o DQO en los aireadoresd). Kg de slidos en el efluentee). Flujo de recirculacin de 1 os activados.f). Flujo de desecho de lodos activados.g). Aire al tanque de aireacin (sistemas con difusores) ; horas de operacin-

a varias velocidades (aireadores mecnicos superficiales).h). Edad del lodo (otros clculos similares como : F/M, MCRT).i). Costo de energa kw-hr/m3 de agua residual tratada.

11 . Observaciones diarias.

a). Olores.b). Influente (color y nivel del crcamo de bombeo si hay).c). Natas y su color en el clarificador primario.d). Tanque de aireacin : cantidad d espuma y nata superficial, color del 11-

cor uezclado.e). Clarificador secundario . Claridad del , efluente, tipo de slido en la su-

perficie y el efluente.f). Recirculacin de lodos activados, color y olor.g). Equipo y motores : operacin normal, ruido, temperatura y vibraciones.h). Condicin del agua en el ro a que se descarga el agua tratada de la plan

ta de tratamiento de aguas residuales (tanto aguas arriba como aguas aba-jo).

RECUERDE : EL OLOR, EL OBSERVAR Y TOCAR CON FRECUENCIA SON LA PRIMER INDICACION DEQUE TODO ESTA OPERANDO BIEN 0 QUE ALGUN PROBLEMA ESTA PASANDO 0 VA A PASAR,Y FRECUENTEMENTE OFRECE INDICACIONES PARA REALIZAR UNA ACCION CO- -RRECTIVA ADECUADA.

La aireacin del agua residual para mantener un oxgeno disuelto (O .D .) constanterequerir cierto tiempo y esto se debe a que el reactor an no se estabiliza, es-

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decir an no tiene la suficiente cantidad de microorganismos para tratar el agua -residual . Se requiere tiempo para que los microorganismos crezcan al punto donde-haya suficiente cantidad para tratar el agua residual que entra al tanque de aireacin . Normalmente de 24 a 72 horas de aireacin se observar que los slidos sedimentables no caen a travs del liquido en forma rpida, sin embargo el liquido re-manente en la parte superior del cilindro de sedimentacin es mis claro.

Los microorganismos activos son muy ligeros y pueden ser arrastrados fuera del clarificador, trate de retener la mayor parte de ellos, para obtener los slidos necesarios en el sistema en un tiempo menor . Una manera de acelerar la formacin de ---lodo activado es mezclar el agua residual del tanque de aireacin con "estiercol"-o una buena cantidad de lodos activados de una planta vecina . Otra consideracin-es que para acelerar el crecimiento de lodo activado en el tanque de aireacin no-intente operar la planta a mxima capacidad, esto retrasara la formacin, ya que -lo que se requiere es mis tiempo de aireacin y clarificacin hasta que se hayan -formado suficientes microorganismos en el lodo de recirculacin que permita produ-cir un efluente claro despues de un periodo corto de mezclado con el influente se-guido de sedimentacin.

_6 .3 .2 .5 . Sexto da.

En el sexto da de operacin ya debe haberse producido un efluente razonablemente-claro . Durante los ltimos das de la primera semana de operacin se debe checar-minuciosamente la formacin de slidos en el tanque de aireacin, con una prueba---de sedimentabilidad durante 60 minutos . Los resultados de esta prueba indican lascaractersticas de floculacin, sedimentacin y compactacin del lodo . Esta prue-ba debe hacerse diariamente.

Los microorganismos del sistema de tratamiento son muy variados y tan pequeos quees muy difcil contarlos con exactitud . Para tener una idea de la cantidad de mi-croorganismos en el tanque de aireacin, se determina la cantidad de slidos en --mg/l o kg de slidos secos . La determinacin en kilogramos se hace de la siguien-te manera:

kg slidos

S .S . (mg/1) x Vol . tanque, m3 x 1 kg x 1000 1suspendidos

de aireacin,

1000 000 mg

1 m3

La prueba de slidos suspendidos es una muestra instantnea (no compuesta, ver la-seccin de laboratorio) obtenida en algn lugar del tanque de aireacin, la muestradebe ser tomada diariamente a la misma hora preferentemente durante flujos pico, -con el objeto de hacer comparaciones diarias de resultados . Tome la muestra a 1 .5 2 m antes de la descarga del efluente del Tanque de aireacin y 0 .4 - 0.6 m de -profundidad de la superficie del agua, para asegurar una buena muestra . Tambin,-se debe tomar una muestra del lodo de recirculacin al mismo tiempo y diariamente-para determinar su concentracin.

La observacin cuidadosa de la formacin de slidos y de la prueba de sedimentabi-lidad de 60 minutos, indican la velocidad de crecimiento, la condicin de los slidos en el tanque de aireacin y que tanto lodo debe ser recirculado al tanque de -aireacin . Hay que tener en cuenta que se debe recirculr todo el lodo durante 15das o mis si el licor mezclado es muy aguado.

Los resultados de la prueba de sedimentabilidad pueden ser usados para estimar si-el flujo de recirculacin de lodo es muy alto o muy bajo . Si el volumen de lodo -que sedimenta en el cilindro indica la cantidad de lodo que esta sedimentado en elclarificador secundario, el volumen de lodo recirculado debe ser igual o lige-

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ramente mayor que el porcentaje de lodo sedimentado en el cilindro multiplicado -por la suma de los flujos del efluente del clarificador primario y el de recircu-lacin.

Ejemplo : Estime el flujo de recirculacin de lodo activado.

Datos:

1 .. Flujo del efluente del clarificador primario

QF = 15140 m3/da

2. Flujo de recirculacin Qr = 3785 m 3 /da3. Volumen de lodo MLSS 360 ml . en 2 litros del cilindro (de la prueba de sed i-

mentacin de 60 min .), 18% de volumen.

Clculos:

QF= 15140 m3 /da

Qr

= 3785 m3/da

Qo

= 18925 m3/da (flujo total)

Recirculacin de

Flujo total, m3/da x slidos sedimentables, %.lodo, m /da QrQr

= 18925 m3/da x 0 .18 = 3406 .5 m3/da (39 .4 1/seg .)

6 .3 .3 . Control del proceso.

El control del proceso de lodos activados consiste en la revisin de datos de operacin y laboratorio con el fin de seleccionar los parmetros operacionales (ta--les-como F/M, MCRT, MLSS, y calidad del lodo en relacin con los flujos de RAS yWAS) que nos den la mejor operacin y costo mnimo . El operador tiene que estar-consciente con el ahorro de energa y la produccin de un efluente que cumpla con-las condiciones particulares de descarga que fija el gobierno federal.

6 .3 .3 .1 . Control de la aireacin y oxgeno disuelto (0 .D.).

La concentracin de oxgeno disuelto O .D . en el tanque de aireacin debe mantenerse entre 1 a 3 mg/1 . Si en el proceso de lodos activados se requiere nitrifica--cin se requiere que el O .D . sea mayor de 1 mg/1 ya que abajo de este valor los -microorganismos nitrificantes disminuirn su actividad y pueden morir . Por otro-lado, una sobre aireacin puede ocasionar el rompimiento de los flculos de MLSS,los cuales aparecern en la superficie del clarificador secundario.

Se sugiere que el operador monitoree cada 2 horas el O .D . en el tanque de airea- -cin, de tal manera de hacer los ajustes de aire apropiados . Cuando el nivel de-O.D . es de 0 .5 mg/l en el tanque de aireacin se ha asociado con caractersticas-de sedimentacin pobre . En la tabla 6 .3 .1 . se presentan los procedimientos para-controlar la aireacin y el O .D . en el tanque de aireacin . La tabla 6 .3 .2 . pre-senta los requerimientos de aire.

Por consiguiente, la recirculacin seleccionada inicialmente es adecuada por el -momento . Lo anterior asegura que la mayor parte de los slidos se estn regresando al tanque de aireacin . Se recomienda que el flujo de recirculacin sea lige-ramente mayor que el calculado, de tal manera de regresar los microorganismos al-tanque de aireacin tan rpido como sea posible . Sin embargo, una recirculacin-

27

Tabla 6 .3 .1 . Procedimientos para el control de aireacin y oxgeno disuelto.

PROCEDIMIENTO FRECUENCIA METODO RANGO CONDICION CAUSA PROBABLE RESPUESTA

Cheque el ni-vel de O .D .

Cada 2 hrs . Medidor deO .D .

o

Mtodo io-domtrico

de 1 a 3mg/1 AltaSatisfactoriabaja

mucha aireacin

muy poca aireacin

Disminuya aireacinContiene monitoreoAumente aireacin

Cheque el pa-trn de mez--cla

Diario Observa- -cin vi- -cual

Mezcla uniformes y patrn-de turbulen--ciaBurbujas de -aire

Partes muer--tasTurbulencia -desuniformeSitios separados de turbu-lencia

Distribucin pobrede aireDistribucin pobrede aireMala operacin de-difusores

Realice perfiles de O .Dy balances de aireDistribuya con las vl-vulas de las lineas deaireSaque los difusores y-cheque taponamientos

Cheque los re-querimientos-de aire (sis-tema de difu-sores)

Diario Calcule:volumen deaire que -se esta --aplicando-por kg de-DBO o DQO-removida

Vea tabla Alta

Satisfactoria

Baja

La transferencia -de oxigeno es po--bre o hay nitrifi-cacin

Determinacin dudosa de O.D., DBO

oDQO

Cheque uniformidad de-aireacin.Cheque nitrificacin -continue el monitoreoRe-calibre el medidor-de O.D . cheque anli--sis de laboratorio

Cheque reque-rimientos de-aire (airea--cin mecnicasuperficial) .

Mensual Calcule:

kg02/kgde DBOremovida

Vea tabla

Alta

Satisfactoria

Baja

Carga de materia -organica baja

Carga de materia -orgnica alta.Insuficiente capa-cidad de aireacin

Reduzca el no . de uni-dades en operacin . --Cheque mezcla adecuada.

Mejore el tratamiento-primario

-

Aumente el no . de uni-dades en operacin

muy alta debe evitarse, ya que un flujo demasiado alto reduce el tiempo de reten-cin en el tanque de aireacin y el clarificador.

Si la recirculacin es muy baja pueden producirse las condiciones indeseables s i-guientes:

1. Cantidad de microorganismos muy baja, insuficiente para tratar la carga orgnica (comida), del influente . Esto generalmente ocurre durante la primera sema -na o dos del arranque.

2. El lodo puede convertirse en sptico si el tiempo de retencin es muy largo.

3. Acumulacin de slidos en el clarificador secundario, lo que puede producir uncolchn de lodo muy alto y provocar que escapen los slidos por los vertedores.

Tabla 6 .3 .2 . Requerimientos de aire para sistemas por difusiny aireacin mecnica.

SISTEMA DE AIREACION POR DIFUSORESSISTEMA DF AIREACION MECANICA

SUPERFICIAL

M3 estandar de aire/kg remov . 3m3

aire/m3 agua kg aire/kg DB05 remov.

DQO DB0 5 DQO DB05

65 - 125 50 - 95 3 .75 - 7 .5 1 .5 - 1 .8 1

-

1 .2

6 .3 .3 .2 . Control mediante recirculacin de lodo.

Para una buena operacin del proceso de lodos activados, se debe alcanzar y mante-ner una buena sedimentacin de los MLSS . Los MLSS sedimentan en el clarificador -secundario y se regresan al tanque de aireacin . A estos slidos que regresan se-les llama RAS (lodos activados recirculados o recirculacin de lodos activados) . -La recirculacin hace posible que los microorganismos estn en el sistema de tratamiento ms tiempo que el agua que este siendo tratada . El rango de RAS para un -_proceso convencional de lodos activados es entre 20 y 40 porciento del efluente -del clarificador primario . Cuando hay variaciones en la calidad del lodo activadose requiere que haya cambio en el flujo del RAS debido a las caractersticas de sedimentacin del lodo . La tabla 6 .3 .3 . nos muestra diferentes rangos tpicos de -_RAS para algunas variaciones del proceso de lodo activado.

Tabla 6 .3 .3 . Rangos tpicos de RAS, para algunas variacionesdel proceso de lodos activados.

TIPO DE PROCESOS PROMEDIO RANGO

Convencional 30 15 - 75Modificado o alta tasa 20 10 - 50Alimentacin en etapas 50 20 - 75Estabilizacin por contacto 100 50 -100Aireacin extendida 100 50 -200

Hay dos criterios bsicos que pueden ser usados para controlar RAS, stos son :

29

a). Flujo constante de RAS (independiente del influente al tanque de aireacin).b). Porcentaje constante del influente al tanque de aireacin.

a). Flujo constante de RAS (independiente del influente al tanque de aireacin).

Cuando se controla el proceso de lodos activados con un flujo constante de RAS,hay una variacin continua en la concentracin de MLSS, la cual ser mnima durante flujos pico del influente al tanque de aireacin y mxima durante flujos m=nietos .

Lo anterior se debe a que los MLSS fluyen al clarificador secundario a -una velocidad o tasa, ms alta durante flujos mximos cuando ellos estn siendo -removidos a una tasa constante (flujo constante) . De igual manera, cuando el flujo del influente es mnimo los MLSS estn siendo regresados al tanque de airea-cin a una tasa mayor que a la gue estn entrando en el clarificador . El tanque-de aireacin trabaja como almacen de MLSS durante flujos mnimos en el influente-y son transferidos al clarificador secundario cuando se inicia el aumento de flu-jo del influente, actuando como almacn, donde el colchn de lodos est variando-constantemente en altura.

b). Porcentaje constante del influente al tanque de aireacin.

Este criterio para controlar la tasa de RAS requiere de un mtodo programado paramantener un porcentaje constante del influente del tanque de aireacin . El pro--grama puede consistir de un instrumento automtico que mida el flujo y mande una-seal a la vlvula automtica de RAS para que la abra o la cierre de acuerdo --con la variacin del flujo, con el objeto de mantener un porcentaje constante del-flujo influente . Tambin, puede controlarse por ajustes peridicos manuales . Este mtodo mantiene ms constante los MLSS durante flujos altos o bajos.

c). Comparacin de ambos criterios.

Las ventajas del flujo constante son las siguientes:

Simplicidad.

Requiere menos operacin.

Las ventajas del porcentaje constante del flujo influente son las siguientes:

Reduccin en las variaciones de MLSS y el F/M tiene poca variacin. Los MLSS permanecen poco tiempo en el clarificador secundario, reduciendo la -

posibilidad de desnitrificacin.

Una desventaja de usar flujo constante en la variacin continua del factor F/M, -sin embargo la fluctuacin es tan pequea que no ocasionan problema.

La desventaja ms significativa del segundo criterio es que el clarificador est,sujeto a cargas mximas de slidos cuando contiene la mxima contidad de lodo, loque puede resultar en acarreo de slidos en el efluente del clarificador secunda-rio.

En general, parece que la mayora de las plantas de lodos activados trabajan bieny requieren menos atencin cuando se usa el criterio de flujo constante de RAS . -En la tabla 6 .3 .4 . se presentan los procedimientos de operacin para controlar elflujo de RAS.

30

Tabla 6.3 .4 . Procedimientos estandar para control del flujo de recirculacin de lodo activado RAS.

PROCESOMETODOCONTROL OPERACION QUE CHECAR

FRECUENCIADE

AJUSTECUANDOCHECAR CONDICION

CAUSAPROBABLE RESPUESTA

Mezclacompletao flujode pis-tn

flujoconstante

manual colchn delodo

diario cada 8horas

alto

Satisfact.bajo

baja tasaRAS

---

alta tasaRAS

Aumente recircula-cincontinuemonit.disminuye recircu-lacin

% constante del --flujo delinfluenteal tanquede airea-cin

manual % del flujodel

influente

cada 2horas

cada 2horas

altoSatisfact,bajo

variacindiaria --del

in- -fluente

ajuste al % del --flujo del

influen-te, deseado

colchn de-lodo

diario cada 8horas

alto

Satisfact.bajo

% flujo -muy bajo

---

% flujo -muy alto

Aumente % de flujo

continuodisminuye % de flujo

% constante del --flujo in-fluente -al tanquede airea-cin

autom5tico colchn delodo

diario cada 8horas

alto

satisfact.bajo

% flujo -muy bajo

---

% flujo -muy alto

4umente % de flujo

disminuya % de flujo

Control -mediante-nivel delcolchn -de lodo

automltico colchn delodo

diario cada 8horas

alto obajo

satisfact .

mala ope-racin delcontrola-dor

---

ajuste controladoro ajuste manualmente

Reaireacin

% constante del --flujo delinfluenteal tanquede airea-cin

autonitico relacinMLSS/RAS

ss

cada 2horas

cada 2horas

relacin -alta

satisfact.relacin -baja

recirculacin muy-alta

---

recirculacin muy-baja

disminuya recirculacin

continue

aumente recircula--cin

6 .3 .3 .3 . Mtodos de control del flujo de RAS

Para cualquiera de los criterios de control discutidos para RAS hay un nmero de -tcnicas las cuales pueden ser usadas para ajustar el flujo de RAS . Las tcnicas-mas comunes son:

a). Colchn del lodob). Balance de masac). Sedimentabilidad

.d) . Indice volumtrido de lodo

a). Colchn de Lodo

El mtodo ms directo para ajustar el flujo de RAS es el del colchn de lodo en elclarificador secundario . El colchn del lodo debe ser controlado a menos de 1/4 -de la altura efectiva del clarificador . Si se observa que el colchn de lodo estaumentando, un aumento en el flujo de RAS puede Gnicamente resolver el problema --por un periodo corto . El aumento en el colchn de lodo puede deberse a que se tiene mucho lodo activado en el sistema de tratamiento, y/o a caractersticas de sedTmentacin de lodo pobres . Si la sedimentacin del lodo es muy pobre, aumentando -el flujo de RAS puede causar aun ms problemas debido al aumento de flujo en el --clarificador . Si la sedimentacin del lodo es muy pobre por abultamiento de lodo,hay que mejorar las condiciones ambientales para los microorganismos . Si hay mu-cho lodo en el sistema, el exceso tiene que ser desechado.

La altura del lodo debe checarse diariamente y durante el perodo de flujo mximo,ya que de esta manera el clarificador est operando bajo la carga de lodos ms al-ta . Los ajustes del flujo de RAS sern ocasionales si el proceso est trabajando-apropiadamente.

b). Balance de masa.

El balance de masa es una herramienta astil para el clculo de flujo de RAS . Sin -embargo, considera que el colchn de lodo en el clarificador es constante . A con-tinuacin se presenta un balance de materia:

TANQUE DE AIREACIONMLSS

FLUJO DE RECIRCULACION DE LODO, Qr

BALANCE DE MASA DEL TANQUE DE AIREACION

32

A. Datos requeridos:

1. Q, flujo del influente, m3/da ; Q = 28 387 .5 m3/da2. Concentracin de MLSS, mg/i ; MLSS = 2000 mg/13. Concentracin del lodo R, RASS

= 7500 mg/1

B . Determine el flujo de RAS, Qr en

Q r. Q X MLSS = 28 .387 .5 (m3 /da) X 2000 (mg/1)r

RAS

7500 mg/ 1 - 2000mg/ 1SS - MLSS

Qr = 10 323 m3/da

10 323r

Q

= 28 387 .5 = 0.36

r = 36% del flujo del influente

c) . Sedimentabilidad

Otro mtodo para calcular el flujo de RAS se basa en el resultado de una prueba -de sedimentacin del lodo, llamada sedimentabilidad, la cual se define como el --porcentaje de volumen ocupado por el lodo del tanque de aireacin despus de un -tiempo de 30 minutos de sedimentacin.

Ejemplo : si despus de 30 minutos de sedimentacin, el volumen de lodo fuera de -275 ml . en un cilindro graduado de 1000 ml de capacidad, el flujo de RAS se cal-cula como sigue:

A . Datos requeridos.

1. Flujo del influente al tanque, Q = 28 388 m 3/da de aireacin, Q2. Volumen de lodo sedimentado,SV = 275 ml en 30 min.

B . Clculo del flujo de RAS . Qr. m3/da

r1000SVSV

X 100=

10002m1 ml 275 ml X 100 = 38%

3Qr = Q x r = 28 388 $ra X 0 .38 = 10 787 .4 m3/da

La fig . 6 .3.4. puede ser usada para calcular el flujo de RAS como porcentaje del-flujo . Todo lo que tiene que hacer el operador es calcular el SV en 30 minutos y --leer la relacin de 21 en %, luego multiplicar este porcentaje por Q para obtenerQr, o sea el flujo Q

de RAS.

d) . Indice volumtrico de lodo.

Otra manera de calcular el flujo de RAS es usando el ndice volumtrico de lodo,-SVI, para lo cual se combina el balance de masa y el mtodo de sedimentabilidad .-Este mtodo se basa en el uso del SVI para estimar la concentracin de slidos --suspendidos en la RAS (RAS SS ). Despus el valor de RAS SS se usa para calcular el-flujo Qr.

33

_

R

-

QSV

X 100%1000- SV

..

t~~ra~alm~1nr ~n~

I

I

I

I

I

1

1

1 I

I

I

I

I

I

I

1

1 I

. . .

1 . . . ~ . . .

I . . . . . . . .

1 . . . .

100

40

80

60 -

100

200

300

400

500

VOLUMEN SEDIMENTADO, mI/i (SV)

Fig.6.3.4 . RECIRCULACION ESTIMADA DE LA PRUEBADE SEDIMENTABILIDAD

34

Ejemplo : A - Datos requeridos

1.- SVI = 120

2.- Flujo del influente, Q = 28388 m 3 /da3.- Concentracin, MLSS = 2000 mg/1.

B.- Determine RASss basado-en SVI.

RASS= 1 000 000 = 1_000 000

= 8 333ss

SV1

120

C.- Determine el flujo de RAS basado en SVI

Q x MLSS _ 28388 m3/dia x 2000 1111 RASss - MLSS - 7500 mg/l - 2000 m

Qr = 10323 m3/da

r = rx 100 = 10323 m3/dia

28388 m,3/da x 100 = 36 .4%

En realidad el uso del SVI no es para calcular el flujo de RAS, sino que se usa -como un indice de estabilidad del proceso . No se puede comparar el SVI de una --planta a otra, ya que si el valor de SVI puede indicar una buena operacin para --una planta, para otra puede que no.

6 .3 .3.4 .- Control del desecho de lodos activados.

El proceso de lodos activados se controla bsicamente por la cantidad de lodo quees desechado . La cantidad de lodo desechado del proceso afecta a lo siguiente:

- Calidad del efluente.- La tasa de crecimiento de los microorganismos.- El consumo de oxigeno.- Sedimentabilidad del lodo.- Cantidad de nutrientes requerida.- La formacin de espuma.- La posibilidad de nitrificacin.

El objetivo de desechar lodo activado es mantener un balance entre los microorga-nismos y la comida medida como DB05 o DQO . Es sabido que cuando los microorganismos remueven la DB05 del agua residual, la cantidad de lodo activado aumenta - -(los microorganismos crecen y se multiplican) . La velocidad a la que estos microorganismos crecen se llama tasa de crecimiento, y es medida como la cantidad de -lodo activado que aumenta en un da . El objetivo de desechar lodo activado es remover justo la cantidad de lodo activado que se gener en un da . De esta manerase mantiene constante la cantidad de microorganismos en el sistema . El objetivo-del control del proceso es llegar a este balance controlando cualquiera de los siguientes parmetros de control :

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a).- ML VSSb).- F/Mc).- MCRT

Los parmetros mencionados son los que ms se usan . Los mtodos para desecho de-iodo activado son : intermitente o continuo . Cuando se haga el desecho de lodo activado continuamente el operador debe checar la concentracin de (RASvss) . Sli--dos suspendidos voltiles en la recirculacin y hacer los ajustes necesarios.

Clculo del ajuste de desecho de lodo.

Ejemplos : A - Datos Requeridos

1.- Flujo de desecho de lodo, QWAS = 189 m3 /da

2.- Concentracin del primer da RASvssl = 6 000 mg/l

3 .- Concentracin del 2o . da

RASvss = 7 500 mg/12

B .- Determine el flujo de desecho de lodo tomando como base el incremento en-RASvss de un da a otro

QWAS

RASvssl x QWAS = 6000 (mg/1) x 189 m3 /d a = 151 .2 m3/da

ajustado

RASvss2

7500 ~n1g /1)

Cuando el desecho se hace en forma intermitente, el operador tiene que checar el -RAS vss para calcular QWAS . Este clculo tiene que ser reajustado por el tiempo--reducido de desecho.

Ejemplo 2 .- Calcule el flujo de desecho para un perodo de 4 horas de desecho.

A .- Datos requeridos

1.- Flujo de desecho ajustado

QWAS = 151 .2 m3/da

2.- Perodo de desecho

P = @4 horas

B .- Determinacin de QWAS a cada 4 horas

QWAS 244 hrs./da/da x QWAS ajustado = 4 x 151 .2

QWAS = 25 .36 m3/e 4 horas

El operador deber repetir el clculo de Q para cada perodo de desecho para -tomar en cuenta las variaciones en la conc@Rtracin de la recirculacin . Un con-trol apropiado del desecho de lodo producir aun alta calidad en el efluente y un

36

mnimo de problemas operacionales.

a) Control constante de los slidos suspendidos en el licor mezclado MLVSS.

Esta tcnica para controlar el proceso es usada por muchos operadores, debido a -que es simple de entender y requiere un mnimo control de laboratorio . Con esta-tcnica se obtiene una buena calidad del efluente, en tanto las caractersticas -del influente sean ms o menos constantes con variaciones pequeas en el flujo --del influente.

En esta tcnica el operador trata de mantener constante la concentracin de --MLVSS en el tanque de aireacin . Por ejemplo : si se ha encontrado que con -2000 mg/l de MLVSS se obtiene una buena calidad en el efluente, el operador tieneque desechar lodo del proceso para mantener esta concentracin . Si los MLVSS au-mentan, hay que desechar ms lodo hasta alcanzar el nivel.

Ejemplo:

A .- DATOS REQUERIDOS.

1 .- Slidos que se requieren en ; MLVSS,= 9000 kg.el tanque de aireacin.

2. Slidos encontrados en el tanque de aireacin MLVSS 2 = 10 000 Kg.

3. Concentracin de lodo RAS ss = 6 200 mg/l

B .- DETERMINE EL VOLUMEN DE . LODO A SER DESECHADO POR DIA

V

= MLVSS2- MLVSS1 = (10 000 - 9 000)x 10 6 mg/kg - 161 m

3WAS

RAS

1 kg

6200 x

1000 1RAS,,1 1t .

11m3

b) .- Control constante del F/M

Esta tcnica es usada para asegurar que el proceso de lodos activados, est sien-do abastecido con una cantidad de materia orgnica a una tasa a la que los micro-organismos son capaces de utilizar la mayor parte de la comida proporcionada en -el agua residual que est siendo tratada . Si se aplica mucha o poca comida (materia orgnica) para la misma cantidad de microorganismos pueden presentarse problemas operacionales y el efluente disminuir en calidad.

Hay cuatro cosas que se deben recordar acerca de la relacin F/M.

La concentracin de comida se estima con la DQO DB0 5

La cantidad de comida aplicada es importante para el clculo de F/M

La cantidad de microorganismos puede ser representada por la concentracin deMLVSS.

Los datos obtenidos para calcular F/M deben estar basados en un promedio de 5das continuos .

37

A continuacin en la Tabla 6 .3 .5 se presentan los rangos de F/M para tres varia--clones del proceso de lodos activados . Estos rangos han mostrado un lodo activa-do que sedimenta bien .

TABLA 6 .3 .5 . RANGOS TIPICOS DE F/M

CONVENCIONALF/M

AIREACIONEXTENDIDA

F/M

ALTA,TASAF/M

0 .1 -

0 .5 '0 .05 - 0 .1 0 .5 - 2 .5DBO

,

DQO(1) 0 .06 -

0 .3 0 .03 - 0 .06 0 .3 - 1 .5

(1) Se consider una relacin de DBO/DQO = 0 .6

A continuacin se muestran tres figuras (6 .3 .5, 6 y 7) para calcular la relacin-de F/M, estas figuras son muy recomendadas.

La tcnica del control de la relacin de F/M es mejor cuando se usa junto con la-tcnica del MCRT.

Enseguida se muestra un ejemplo de como calcular el desecho de lodo partiendo de-la relacin F/M.

EJEMPLO:

A