Clase No. 1. Introducción. Necesidad Del Tratamiento

8/18/2019 Clase No. 1. Introducción. Necesidad Del Tratamiento

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UNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERÍA CIVILDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DELÍQUIDOS RESIDUALES DOMÉSTICOS

Profesor: Ing. Sedolfo Carrasquero, M.Sc. [email protected]

http://www.google.co.ve/imgres?imgurl=http://riev.org/media/ZULIA-Ciencias%20Humanas/ZULIA.jpg&imgrefurl=http://riev.org/pages/universidades-con-programas-acreditados-por-la-riev.php&usg=__UI7W27LbmSBbNqulyvlSkPWxUwA=&h=469&w=375&sz=138&hl=es&start=1&zoom=1&um=1&itbs=1&tbnid=50PRVgNYVYRhyM:&tbnh=128&tbnw=102&prev=/images?q=niversidad+del+zulia&um=1&hl=es&sa=N&rlz=1W1GGLL_es&tbs=isch:1


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Diseño de Plantas de Tratamiento

¿ QUÉ SON LAS AGUAS RESIDUALES?

Introducción al tratamiento de aguas residuales


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Por definición, el agua residual es aquella que procede del empleo de

un agua natural o de la red, en un uso determinado; está se

caracteriza por contener contaminantes que requieren ser removidos de

ellas antes de descargarlas en los cuerpos de agua, que serán su

lugar de disposición final.


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El potencial contaminante de las aguas residuales domésticas tiene

características relativamente predecibles y homogéneas; sin embargo, los

efluentes industriales son muy diversos, según sea el proceso productivo

del cual son generados.

Agua Residual

Doméstica

Agua Residual

Industrial

AGUAS RESIDUALES



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CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES

PARÁMETROS MEDIBLES

Físicos Químicos Biológicos

Se expresa a

través de


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CALIDAD DE LAS

AGUASRESIDUALESPARÁMETROS

MEDIBLES

Físicos Químicos Biológicos

Caracterización


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Parámetros Físicos

Color Olor

Temperatura Sólidos


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Parámetros Químicos

COMPUESTOS ORGÁNICOS• Proteínas• Hidratos de carbono• Grasas y aceites

COMPUESTOS INORGÁNICOS• Elementos tóxicos• pH• Compuestos nitrogenados• Compuestos fosforados

GASES• Oxígeno disuelto• Sulfuro de hidrógeno• Dióxido de carbono• Metano


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Parámetros biológicos


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SÓLIDOSSUSPENDIDOS

MATERIA ORGBIODEGRADABLE

MICROORG.

PATÓGENOS

NUTRIENTES

CONTAMINATESIMPORTANTES

MATERIA ORG.REFRACTARIA

CONTAMINANTE

METALESPESADOS

SÓLIDOS

INORG.DISUELTOS

Contaminantes de interés en el tratamiento de aguas residuales


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NECESIDAD DEL TRATAMIENTO

Los microorganismos patógenos y los compuestos tóxicos

biodegradables crearán, al ser descargados, un riesgo a la

salud para los usuarios del agua.

Si las aguas no son tratadas, ejercerán sobre el cuerpo receptor y

sobre el ambiente en general, un impacto desfavorable que reduce lacalidad de las aguas del cuerpo.



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• Aparición de sólidos sedimentables y flotantes.

• Agotamiento del contenido de oxígeno presente en las

aguas.

• Fenómeno de eutrofización en los medios receptores.

•

Daño a la salud pública

• Influencia sobre la microbiología del medio naturalreceptor


NECESIDAD DEL TRATAMIENTO


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FINALIDAD DEL TRATAMIENTO

• Proteger el estado ecológico de losmedios receptores (embalses, ríos,acuíferos, mar) de la contaminaciónorgánica procedente de las aguasresiduales urbanas.

• Evitar riesgos para la salud públicade la población.

•

Producir efluentes con característicasfísicas, químicas y microbiológicasaptas para su reutilización.



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Las estaciones de tratamiento de aguas residuales son uncomplemento artificial e imprescindible de los ecosistemas acuáticos



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CALIDAD

“X”

CALIDAD

“Y”TRATAMIENTO

Finalidad del tratamiento

Agua residual Agua tratada

CANTIDAD



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• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

• Demanda Química de Oxígeno (DQO)

• pH

• Alcalinidad

• Nitrógeno

• Fósforo

• Sólidos

Parámetros para medir la calidad del tratamiento CALIDAD “X”



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La DBO5,20 es una medida aproximada de la concentración de la materia

orgánica biodegradable presente en la muestra de agua residual.

La medición de la DBO está influenciada por todos los factores que puedan

intervenir en el metabolismo de los microorganismos, tales como: 1) tipo

de materia orgánica, 2) presencia de microorganismos adaptados, 3)

presencia de micronutrientes .

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

DBO5,20= DBOu (1 – e–5K ) 20

20*

T

T K K



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•

La demanda química de oxígeno (DQO) se usa para medir el oxígenoequivalente a la materia orgánica oxidable químicamente mediante un agentequímico oxidante fuerte.

• La DQO es útil como parámetro de concentración orgánica en aguasresiduales industriales o municipales tóxicas a la vida biológica.

• Debido a la rapidez de su determinación, la DQO es utilizada para laevaluación de las operaciones en las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Demanda Química de Oxígeno (DQO)



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• pH

•

Alcalinidad• Nitrógeno

• Fósforo

• Sólidos

• Caudal

Parámetros para medir la calidad deltratamiento

CALIDAD “X”


ó


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Concentración

Contaminantes Débil Media Fuerte

Sólido totales (ST) 350 720 1200Disueltos totales (SDT) 250 500 850

Fijos 145 300 525Volátiles 105 200 325

Sólidos suspendidos totales (SST) 100 220 350Fijos 20 55 75Volátiles 80 165 275

Sólidos sedimentables 5 10 20DBO5,20 110 220 400

Carbón Orgánico Total (COT) 80 160 290Demanda química de oxígeno (DQO) 250 500 1000

Nitrógeno (total como NT) 20 40 85

Orgánico 8 15 35Amoniacal 12 25 50Nitritos 0 0 0Nitratos 0 0 0

Fósforo total como PT 4 8 15

Cloruros 30 50 100Sulfatos 20 30 50Alcalinidad (como CaCO3) 50 100 200Grasa 50 100 150Coliformes totales 106-107 107-108 107-109

CALIDAD“X”

Composición típica del agua residual doméstica no tratadas

Todas las unidades en mg/L, menos los sólidos sedimentables que están expresados en mL/L y

los Coliformes totales en NMP/100 mL. Fuente: Metcalf and Eddy, 1995.



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Fundamentos de tratamiento de aguas residuales




• pH

• Alcalinidad

• Nitrógeno

• Fósforo

• Sólidos

• Caudal

Parámetros para medir la calidad deltratamiento

CALIDAD “X”


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Qmáx

Qmin

CaudalCANTIDAD

I t d ió l t t i t d id


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0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

C a u d a l ( m 3 / s )

Tiempo (h)

Qmáx

Qm

Qmin

a) Medición

b) Estimación

CAUDAL



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Caudal Aplicación

Máximo (Qmáx) Dimensiones de: Estación de bombeo, Rejas,

Desarenadores, Sedimentadores, Tanques de

contacto de cloro

Medio (Qm) Dimensionamiento de tanques de aireación.

Mínimo (Qmin) Selección de las bombas de la estación de

bombeo.

CAUDAL

I t d ió l t t i t d id l


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Presidencia de la República

DECRETO Nro. 883 de Fecha: 18-12-1995

NORMAS PARA LA CLASIFICACIÓN Y EL CONTROL DE LACALIDAD DE LOS CUERPOS DE AGUA Y VERTIDOS O

EFLUENTES LÍQUIDOS

Objetivo:

Establecer las normas para el control de la calidad de loscuerpos de agua y de los vertidos líquidos.

CALIDAD “Y”


D t N 883 1995 A tí l 10


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Decreto No 883, 1995. Artículo 10

Parámetros Físico-Químicos Limites máximos o rangos

Aceites minerales e Hidrocarburos 20 mg/L

Aceites y grasas minerales y animales 20 mg/L

Alquil-Mercurio No detectable

Aldehídos 2,0 mg/L

Aluminio Total 5,0 mg/L

Arsénico Total 0,5 mg/L

Bario Total 5 mg/L

Boro 5 mg/L

Cadmio Total 0,2 mg/L

Cianuro Total 0.2 mg/L

Vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta,a ríos, estuarios, lagos y embalses:

Dec eto No 883 1995 A tíc lo 10


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Cloruros 1000 mg/L

Cobalto Total 0,5 mg/L

Cobre Total 1 mg/L

Color Real 500 Unidades de Pt-Co

Cromo Total 2 mg/L

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5,20) 60 mg/L

Demanda Química de Oxígeno (DQO) 350 mg/L

Detergentes y Dispersantes 2 mg/L

Espuma Ausente

Estaño 5 mg/L

Fenoles 0,5 mg/L

Decreto No 883 1995 Artículo 10


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Fluoruros 5 mg/L

Fósforo Total 10 mg/L

Hierro Total 10 mg/L

Manganeso Total 2 mg/L

Mercurio Total 0,01 mg/L

Nitrógeno Total 40 mg/L

Nitritos + Nitratos (expresado como N) 10 mg/L

pH 6-9

Plata Total 0,1 mg/L

Plomo Total 0,5 mg/L

Selenio 0,05 mg/L

Sólidos Flotantes Ausentes


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Parámetros Físico-Químicos Limites máximos o rangosSólidos Suspendidos 80 mg/L

Sólidos sedimentables 1 mL/L

Sulfatos 1000 mg/L

Sulfitos 2 mg/LSulfuros 0,5 mg/L

Zinc 5 mg/L

Biocidas: Organo-Fosforados y Carbamatos 0,25 mg/L

Biocidas: Organo-Clorados 0,05 mg/L

Radiactividad: Actividad α 0,1 Bq/L

Radiactividad: Actividad β 1 Bq/L

Coliformes Totales 1000 NMP/100 mL



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CASO: L GO DE M R C IBO




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Parámetro Valor

Temperatura (°C) 30

pH 7,55

DQO soluble (mg/L) 194

DQO total (mg/L) 535

Alcalinidad total (mg CaCO3/L) 250

Sólidos Totales (mg/L) 100

Sólidos totales volátiles (mg/L) 20

Sólidos totales fijos (mg/L) 80

Sólidos suspendidos totales (mg/L) 5

Sólidos suspendidos fijos (mg/L) 110

Sólidos suspendidos volátiles 80

Nitrógeno total Kjeldahl (NTK) (mg/L) 250

Fósforo total (mg/L) 20

Ortofosfato (P-PO4-3) (mg/L) 8

Cloruros (mg/L) 12

CALIDAD“X”

Composición típica del agua residual doméstica de la ciudad deMaracaibo

Pérez y col. 2011. Evaluación de la adsorción de rodamina WT, litio y cloruro en rectores por cargainoculados con lodo anaerobio. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, 58(2):74-84.




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Puntos de descargas de las aguas servidas

de la ciudad en el Lago de Maracaibo

Planta sur deMaracaibo

construida

Planta norte deMaracaibo aconstruirse




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Aporte de Aguas ServidasMaracaibo y San Francisco

(19 descargas)

Aporte de AguasServidas Río MotatánDBO = 3,88 Ton/díaNT = 3,37 Ton/díaFT = 1,57 Ton/día

Pob. Equiv. = 70.545Hab.

Aporte de Aguas ServidasRío ChamaDBO = 7,76 Ton/díaNT = 9,65 Ton/díaFT = 4,26 Ton/día

Pob. Equiv. = 141.090 Hab.

Aporte de Aguas ServidasRío CatatumboDBO = 50,33 Ton/día

NT = 53,45 Ton/díaFT = 18,87 Ton/díaPob. Equiv. 915.090 Hab.

Aporte de AguasServidas Cabimas(2 descargas)

Aporte de AguasServidas Ciudad Ojed( 2 descargas)


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RESPONSABILIDADES


¿QUÉ HACER?

PROPUESTAS VIABLES


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PROPUESTAS VIABLES

1.Regulación de descargas puntuales

Construcción, Mantenimiento y Operación de Plantas de Tratamientopara aguas residuales urbanas.

Construcción, Mantenimiento y Operación de Plantas de Tratamiento

para aguas residuales industriales.

2. Garantizar los aportes de agua de los ríos en cantidad y calidad .Regulacion de descargas no puntuales

Gestión de Cuencas

3. Vigilancia y Control eficientes y efectivas sobre las actividades

de extracción de Hidrocarburos y carbón4. Vigilancia y Control eficientes y efectivas sobre las principales

actividades industriales (Manejo de sustancias tóxicas)


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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESDOMÉSTICAS



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Adaptarse a la realidad

Condiciones fundamentales del proyecto

Ser fáciles y económicas de operar y mantener

Cumplir con las normas en forma confiable

Ser económicas de construir




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TRATAMIENTOAgua residual

CALIDAD“Y”

El propósito de las plantas de tratamiento de aguasresiduales, es remover los contaminantes presentes en ellas,obteniendo un efluente seguro para ser descargado alambiente (Najafpour y col., 2005).

CALIDAD

“X”



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Estos tratamientos correctivos deben ser enfocados a través del uso de

la ingeniería de procesos, ya que consisten en el uso de las operaciones

y procesos unitarios.

Las operaciones y procesos unitarias son un conjunto de procedimientos

físicos, químicos y biológicos que se aplican para el tratamiento de

líquidos, sólidos y gases, y se basan en los fenómenos de transporte de

movimiento, masa y calor.




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Tratamiento de aguas residuales

Los métodos usados para el tratamiento de aguas residuales sedenominan operaciones unitarias y procesos unitarios.

Un sistema de tratamiento está compuesto por una combinación de

operaciones y procesos unitarios diseñados para reducir ciertosconstituyentes del agua residual a un nivel aceptable.

Las operaciones unitarias incluyen remoción decontaminantes por fuerzas físicas, mientras que losprocesos unitarios consisten en reacciones biológicas y/oquímicas.




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La selección de los procesos de tratamiento de aguas residuales odepende de un cierto número de factores, entre los que se

incluyen:

Características del agua residual

Calidad del efluente de salida requerido.

Costo y disponibilidad del terreno

Consideración de las futuras ampliaciones o laprevisión de límites de calidad de vertido másestrictos.




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Una vez establecidos los objetivos del tratamiento y revisadas lasnormativas a las que se debe ajustar, el grado de tratamiento

necesario puede determinarse comparando las características delagua residual cruda con las exigencias del efluentecorrespondiente.

A continuación, debe procederse al desarrollo y evaluación de las

diferentes alternativas de disposición o reutilización aplicablespara luego determinar la combinación óptima.

Disposición Reutilización




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g

TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO

TRATAMIENTO TERCIARIO

TRATAMIENTO SECUNDARIO

TRATAMIENTO PRIMARIO

TRATAMIENTO PRELIMINAR



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Los sistemas de tratamiento de agua residual se dividen frecuentementeen subsistemas primario, secundario y terciario.

TRATAMIENTOPRELIMINAR

TRATAMIENTOPRIMARIO

TRATAMIENTOSECUNDARIO

TRATAMIENTOTERCIARIO

El tratamiento de las aguas residuales es complejo, debido a que lacomposición de estas aguas es muy variable, por ello el conocimientode su composición es muy importante en la selección de los procesos y

operaciones de tratamiento.

g



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TRATAMIENTO

PRELIMINAR

TRATAMIENTO

PRIMARIO

TRATAMIENTO

SECUNDARIO

TRATAMIENTO

TERCIARIO

El pretratamiento de las aguas residuales se define como el proceso de

eliminación de los constituyentes de las aguas residuales cuya presencia puedan

provocar problemas de mantenimiento y funcionamiento de los diferentes

procesos, operaciones y sistemas auxiliares.

g



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TRATAMIENTO

PRELIMINAR

TRATAMIENTO

PRIMARIO

TRATAMIENTO

SECUNDARIO

TRATAMIENTO

TERCIARIO

En el tratamiento primario se elimina una fracción de los sólidos en suspensión y de

la materia orgánica residual. Esta eliminación suele llevarse a cabo mediante a

cabo mediante operaciones físicas tales como el tamizado y la sedimentación

g



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TRATAMIENTO

PRELIMINAR

TRATAMIENTO

PRIMARIO

TRATAMIENTO

SECUNDARIO

TRATAMIENTO

TERCIARIO

• El tratamiento secundario consiste generalmente en la conversión biológica de

compuestos orgánicos disueltos y coloidales en biomasa, misma que puede ser removida a continuación por sedimentación.

• El contacto entre microorganismos y compuestos orgánicos se logra

suspendiendo la biomasa en el agua residual, o bien haciendo pasar el agua

residual sobre una película de biomasa adherida a una superficie sólida.

g



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TRATAMIENTO

PRELIMINAR

TRATAMIENTO

PRIMARIO

TRATAMIENTO

SECUNDARIO

TRATAMIENTO

TERCIARIO

En el tratamiento terciario se busca la eliminación de los constituyentes de las

aguas residuales, que merecen especial atención, como los nutrientes, los

compuestos tóxicos y los excesos de materia orgánica y sólidos en suspensión.

g


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Tratamiento secundario



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Tanto el conocimiento teórico, como la experiencia práctica sonnecesarios en la elección y análisis de los diagramas de flujos de

procesos y tratamientos. Los diagramas de flujos de procesos sonrepresentaciones gráficas de las combinaciones de las operaciones y losprocesos unitarios que se emplean para alcanzar los objetivos específicosdel tratamiento.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN


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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DELÍQUIDOS RESIDUALES DOMÉSTICOS

Profesor: Ing. Sedolfo Carrasquero, M.Sc.

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Clase No. 1. Introducción. Necesidad Del Tratamiento