Tratamiento de Agua Residuales

PROCESOS DE DEPURACIN DE AGUAS RESIDUALES

Mercedes Alexandra Villa Achupallas

PRE - TRATAMIENTO

Tiene como finalidad adecuar el agua mediante la remocin de basura, arenas, gravas y grasas; que reducen la eficiencia de los procesos de tratamiento.

Protege de daos a otros equipos y bombas de la EDAR, garantizando su adecuado funcionamiento

PROCESOS DEL PRE-TRATAMIENTO El pre-tratamiento se basa en procesos fsicos, generalmente puede estar

estructurado por las siguientes unidades:

1. Canal de entrada y/o aliviadero

2. Cribado o desbaste (rejilla gruesa)

3. Tamizado (rejilla fina)

4. Dilaceracin

5. Desarenador

6. Desengrasador

7. Homogenizador (pre aireacin)

Seleccionar las unidades depende

de:

Tipo de agua residual (Urbana/Industrial) Calidad y cantidad del agua a tratar. Tipo de tratamiento posterior

PRE - TRATAMIENTO: CANAL DE ENTRADA

Permite regular la velocidad de descarga de la tubera procedente de la red de alcantarillado que ingresa a la EDAR para su posterior tratamiento.

La velocidad de flujo debe ser:

menor a 2.5 m/s evita erosin del material del canal

mayor a 0.6 m/s evita colmatacin por slidos en el canal

PRE - TRATAMIENTO: DESBASTE O CRIBADO

Se conocen tambien como rejillas gruesas.

La separacin entre barrotes es superior a mm.

Facilita la remocin de partculas gruesas (basuras, palos, piedras) que arrastra el agua y que pueden obstruir los equipos.

PRE - TRATAMIENTO TAMIZADO

Se conoce tambien como rejilla fina.

Facilita la remosin de slidos de menor tamao que logran atravesar el sistema de cribado y que podran obstruir equipos.

MANTENIMIENTO DE REJILLAS las rejillas pueden ser manuales o mecnicas, para asegurar su

funcionamiento se debe:Rejillas Manuales Rejillas Mecnicas

Evitar acumulacin excesiva de slidos en rejillas

Retirar frecuentemente los slidos retenidos para evitar malos olores

Depositar los slidos extraidos en contenedores de basura.

Reparar y sustituir barrotes.

Inspeccionar el funcionamiento adecuado del sistemaRegular la recoleccin de slidos en funcin del caudalMantener adecuadamente piezas mecnicas segn sugerencias del fabricante

PRE - TRATAMIENTO: DILACERACIN

Equipos con cuchillas que desmenuzan los slidos en el seno de la corriente del agua residual.

El agua residual entra a travs de rendijas y sale por la parte inferior del dilacerador.

Normalmente, el peine giratorio se mueve en direccin opuesta al flujo.

PRE - TRATAMIENTO: DESARENADOR

PRE - TRATAMIENTO: DESARENADOR

Remueve las arenas del agua residual.

Se recomienda la construccin de despertadores en paralelo para un trabajo continuo.

Se conocen tres tipos de desarenadores:

1) Flujo Vertical2) Flujo Horizontal3) Aireados

Desarenador de Flujo Vertical

Desarenador de Flujo Horizontal

Desarenador Aireado

PRE - TRATAMIENTO: DESENGRASADOR

Para la remocin de grasas.

PRE - TRATAMIENTO: HOMOGENIZADOR

Se conoce tambin como pre-aireacin, agrega oxgeno al medio.

TRATAMIENTOS PRIMARIOSProcesos Fsico - Qumicos

El obje(vo del tratamiento primario es favorecer la eliminacin de sustancias en suspensin, sustancias disueltas y la supresin de la ora microbiana, adems de la posible correccin de algunas caracters(cas =sicoqumicas.

Mercedes Alexandra Villa Achupallas M.Sc.

?Qumico Ajuste de pH (neutralizacin) Coagulacin y floculacin Oxidacin ?Fsico Sedimentacin Sedimentadores Tanque imhoff Tanque sptico

Flotacin Gravedad Inducido

Coalescencia

TRATAMIENTOS PRIMARIOS

Se caracterizan por ser tratamientos Fsico-Qumicos,

incluye unidades como: coagulacin, floculacin, decantacin y filtracin.


?El tratamiento primario esta dado por las siguientes unidades de tratamiento, que dependiendo del grado de contaminacin del efluente, se pueden emplear todas las unidades o alguna de ellas.TRATAMIENTO PRIMARIO


COAGULACIN -

FLOCULACIN


?Las aguas potables o residuales, en distintas cantidades, contienen

material suspendido, slidos que pueden sedimentar en reposo,

slidos dispersados que no sedimentan con facilidad llamados

coloides.

?Un COLOIDE es una sustancia que:

Es suficientemente grande para no estar disuelta y Tamao pequeo que no favorece la sedimentacin.

COAGULACIN-FLOCULACIN


OBJETIVO: ?Eliminar material coloidal y emulsionado que no se pueden eliminar mediante operaciones fsicas.



?COAGULACIN, es la reaccin qumica que tiene lugar por la adiccin de determinados compuestos a una dispersin coloidal, produciendo una desestabilizacin de las partculas coloidales, mediante la neutralizacin de las cargas elctricas as como la formacin de un flculo de barrido



?FLOCULACIN

? La formacin de partculas fcilmente sedimentables a partir de las partculas

desestabilizadas de tamao submicroscpico por agrupamiento entre ellas y

formacin de otras de mayor tamao.

?SEPARACIN DE FLCULOS

? En el proceso de coagulacin-floculacin, no tiene lugar separacin alguna de

contaminantes, sino una adecuacin de determinadas partculas para que puedan

ser separadas fcilmente a travs de decantacin o de flotacin posterior.



ACCIN DEL COAGULANTEC o a g u l a c i n s e r e f i e r e a l a

desestabilizacin de la suspensin

coloidal.

Floculacin se limita a los fenmenos

de transporte de las partculas

coaguladas para provocar colisiones

e n t r e e l l a s p r om o v i e n d o s u

aglomeracin.

ACCIN DEL COAGULANTE


COAGULACIN - FLOCULACIN:Para favorecer la formacin de aglomerados de mayor

tamao se adicionan un grupo de productos denominados

floculantes.

Los coagulantes, neutralizan las cargas, produciendo un

colapso de la nube de iones que rodean los coloides, de

modo que puedan aglomerarse.


COAGULACIN-FLOCULACIN:?Las especies coloidales halladas en aguas superficiales y

residuales incluyen:

arcillas, slice, hierro, metales pesados, color slidos orgnicos (residuos de animales muertos) ?Si se aade demasiado coagulante las partculas se cargan ahora

con el signo contrario y pueden volver a dispersarse.


MEZCLADO DEL COAGULANTE:? Para complementar la adicin del coagulante se requiere del mezclado para destruir

la estabilidad del sistema coloidal.

? Para que las partculas se aglomeren deben chocar, y el mezclado promueve la

colisin.

?Un mezclado de gran intensidad que distribuya al coagulante y promueva colisiones

rpidas es lo ms efectivo.

? Una vez que se ha aadido el coagulante y se ha realizado la operacin de

coagulacin se pasa a la formacin de flculos mayores.


CRECIMIENTO DE LOS FLCULOS?Puede ocurrir que el flculo formado por la aglomeracin de varios

coloides no sea lo suficientemente grande como para asentarse con la

rapidez deseada. Por el lo es conveniente util izar productos

denominados Floculantes.

?La floculacin es estimulada por un mezclado lento que junta poco a

poco los flculos.


REACTIVOS Y COAGULANTES COMUNESCOAGULANTES FLOCULANTES

Sulfato de Almina Slice activa

Sulfato Frrico Oxidantes (MO)

Cloruro Frrico Adsorbentes (MP)

Aluminato sdico

Histricamente, los coagulantes metlicos, sales de Hierro y Aluminio, han sido los

ms utilizados en la clarificacin de aguas y eliminacin de DBO y fosfatos de aguas

residuales.

Para determinar la dosis de coagulante y floculante se debe realizar una

experimentacin en el equipo de Jar test (Prueba de Jarras) que permite

conocer el tiempo de agitacin y sedimentacin para cada proceso.


EQUIPO DE JAR TEST:


RENDIMIENTO DEL TRATAMIENTOCOAGULACIN - FLOCULACIN SEDIMENTACIN

80 90% SS 50 70% SS

40 - 70% DBO5 30 40% DB05

30 60% DQO 5 20% DQO


?Unidad de coagulacin Tiempo de mezcla corto Gradientes de velocidad altos Se forman los microfculos ?Unidad de floculacin Los microflculos deben aglomerarse Tiempo necesario de 20 a 60 minutos Se precisa una agitacin suave para favorecer la mezcla e impedir la rotura de los flculos ? Unidad de separacin

INFRAESTRUCTURA NECESARIA


COAGULACIN-FLOCULACINAcondicionamiento de pH

Adicin de Floculante


? La mayora de unidades de coagulacin y floculacin en los sistemas de

tratamiento de aguas operan bajo condiciones de mezcla turbulenta.

? Los gradientes de velocidad no suelen estar bien definidos bajo condiciones de

mezcla turbulentas, por lo que se ha desarrollado una expresin sencilla para

relacionar la intensidad de mezclado con la potencia aplicada por unidad de volumen.

?Un balance de fuerzas aplicado a un elemento de fluido puede dar lugar a la

siguiente relacin entre gradiente de velocidad y potencia aplicada.



?Coagulacin: desestabilizacin del coloide.

?Floculacin: Coloides inestables forman flculos.

?Separacin de flculos: Mediante unidades de decantacin, flotacin o filtracin.

El proceso de coagulacin-floculacin, es un proceso simple, pero costoso. Se emplea cuando hay poca Materia Orgnica. Apropiado para vertidos intermitentes, climas fros y vertidos txicos (industriales, lixiviados, etc.)

Durante el proceso, el agua a tratar se comporta en rgimen turbulento.

CONCLUSIN


SEDIMENTACINUna vez que el agua ha sido acondicionada para que los flculos tengan un tamao adecuado y puedan sedimentar, se requiere implementar una unidad de sedimentacin que puede ser un decantador.


DECANTACIN: ?El objetivo fundamental de la decantacin es la eliminacin de los slidos

sedimentables por accin de la gravedad.

?Este proceso se realiza en unos depsitos en los que la velocidad del agua

es suficientemente lenta, denominados decantadores.

?En la decantacin, se logran sedimentar entre el 70%-80% de slidos

suspendidos.

?Lo que conlleva una reduccin del 30% de materia orgnica.

?Este mtodo se recomienda cuando se tienen altas concentraciones de

slidos en suspensin, DBO y DQO.


TIPOS DE DECANTADORES:

Mercedes Villa Achupallas

TRATAMIENTOS SECUNDARIOS

PROCESOS BIOLGICOS


TRATAMIENTO SECUNDARIOSe entiende como tal a la fase de depuracin en la que

empleando mecanismos de oxidacin biolgica, se

elimina la materia orgnica degradable bilgicamente

por microorganismos en presencia de oxgeno y

nutrientes. Este tipo de tratamientos se puede agrupar

en:

1. Tratamientos Biolgicos

2. Tratamientos de Bajo Coste


TRATAMIENTO BIOLGICOEs el procedimiento de mayor complejidad tcnica y de comprensin

pero que mayores eficacias proporciona al final de su proceso.

Se basa en la eliminacin de la materia orgnica y otros nutrientes como nitrgeno o fsforo presentes en las aguas como slidos no sedimentables; mediante la accin de microorganismos.

Se busca en ellos una doble accin: la metablica y la floculacin de las partculas en suspensin.


Relacin de Biodegradabilidad

En aguas residuales, se determina como la relacin

entre la demanda bioqumica de oxgeno y la

demanda qumica de oxigeno.

A partir de esta relacin se deduce con facilidad si la

sustancia a depurar es de origen domstico o

industrial, y nos gua al mtodo de depuracin ms

adecuado.


Relacin de Biodegradabilidad

Relacin DBO/DQO Tratamiento Adecuado

DBO/DQO > 0.4Es biodegradable, pudindose utilizar sistemas biolgicos por f a n g o s a c t i v a d o s o l e c h o s bacterianos.

0.2DBO/DQO0.4E s b i o d e g r a d a b l e , s i e n d o recomendable el empleo de lechos bacterianos.

DBO/DQO


PROCESOS BIOLGICOS UNITARIOS

- PROCESOS AEROBIOS:

- Las bacterias consumen la MO para reproducirse.

- Requiere de Oxgeno para realizar sus funciones vitales (energa). Los microorganismos se alimentan de la materia orgnica en presencia de oxgeno y nutrientes, de acuerdo con la siguiente reaccin:

Materia orgnica + Microorganismos + Nutrientes + O2 Productos

finales + Nuevos microoganismos + Energa

- RESPIRACIN ENDGENA (Cundo hay poca MO) - Cuando mueren sirven de alimento para otros microorganismos.



En el tratamiento de lodos la respiracin endgena se usa mucho porque los microorganismos se alimentan de ellos mismos y reducen el volumen

de lodos.

MICROORGANISMOS: Bacterias, Hongos, Algas, Protozoos, etc.

Los microorganismos llevan a cabo la degradacin de la MO.

Los procesos aerobios necesitan oxgeno que atraviese el agua para llegar a los microorganismos. (Oxigenacin del medio)



La asimilacin de MO que facilita la reproduccin de microorganismos puede conllevar a un exceso de los mismos dando lugar a LODOS BIOLGICOS que contienen restos de MO no biodegradada y exceso de microorganismos.

Por esta razn se debe considerar que a mayor temperatura: mayor velocidad de reaccin.

mayor solubilidad del oxgeno en H2O

Afecta los microorganismos

Se debe mantener una relacin de nutrientes:

(C / N / P) (100 / 5 / 1)

Esto quiere decir que por cada unidad de fsforo hay 15 unidades de nitrgeno y 100 unidades de carbono en el medio, como medidas estables para no causar estratificacin.



El agua residual con altas concentraciones de nutrientes.

Aparecimiento de algas

Consumen fosforo y nutrientes

Aparecen algas cianofceas en la superficie que no deja pasar la luz

Impide la fotosntesis (No se produce oxigeno)

Los organismos mueren

Agua turbia y verdosa, aparecen bacterias aerobias.

Con oxigeno oxidan la materia orgnica y vegetal

Disminucin de OD, muerte de otros organismos vivos

Se desarrollan condiciones anaerobios (Procesos fermentativos que dan origen al SH2 (sulfhdrico) y NH3 (amoniaco) responsables de mal olor.

Importancia de la eliminacin de nutrientes de las A.R.


ELIMINACIN BIOLGICA DEL N

Se basa en el proceso de NITRIFICACIN-DESNITRIFICACIN (Ciclo del Nitrgeno).

Finalidad: convertir Nitrgeno Amoniacal en Nitrato y su posterior reduccin en Nitrgeno Gaseoso.

Proceso sencillo y relativamente econmico.

Si se lleva a cabo en un sistema de lodos activados:

Adecuar el medio para el desarrollo del proceso de nitrificacin.

Aumentar la edad del lodo o fango.

Reactor biolgico en dos zonas una aerobia y una anaerobia.


NITRIFICACIN Proceso microbiolgico que convierte el ion amonio en nitrito y posteriormente en nitrato.

Se lleva a cabo en dos fases bajo la accin de microorganismos auttrofos (Usa el CO2 como carbono (Usan carbono inorgnico))

1) Nitrgeno Amoniacal Nitrito

Bacterias nitrosomas

Requieren de oxgeno

Bajo coeficiente de crecimiento

Pierden energa durante la oxidacin del amonio a nitrito

2) Nitrito Nitrato

Bacterias nitrobacter

Requieren de oxgeno


CICLO DEL NITRGENO


FACTORES QUE AFECTAN LA NITRIFICACIN

Temperatura: la velocidad de crecimiento de los microorganismos depende de la temperatura. (1018g/l); Fenol (>5.6g/l), entre otros.


DESNITRIFICACIN Transformacin biolgica del nitrgeno oxidado (nitrato) en formas

ms reducidas que generalmente llegan hasta el nitrgeno molecular (N2) que escapa a la atmsfera.

Las bacterias desnitrificantes son organismos hetertrofos facultativos (utilizan el nitrato en lugar del oxgeno para su respiracin; su fuente de carbono es la MO)

Al ser facultativas pueden ser aerobias o anaerobias.

En presencia de oxgeno, oxidan la MO sin consumir nitrato.


FACTORES QUE AFECTAN LA DESNITRIFICACIN

Temperatura: la influencia de la temperatura en la velocidad de crecimiento de los microorganismos.

Oxgeno Disuelto: Para que el nitrato sea consumido por las bacterias desnitrificantes se requiere que el OD


ELIMINACIN BIOLGICA DEL P

En un proceso biolgico, se lleva a cabo de 2 maneras:

1) Asimilado por microorganismos para su crecimiento.

2) Acumulacin del P en la biomasa de los microorganismos.

Las bacterias que almacenan este P en forma de polifosfato se denominan Acinetobacter.

En el proceso anaerobio anterior donde se consume la MO, se incrementa significativamente la concentracin de P como (PO3).

En el proceso aerobio, las bacterias consumen este P.

En consecuencia el fango extrado presenta altas concentraciones de P.


FACTORES QUE AFECTAN LA ELIMINACIN BIOLGICA DEL P

Temperatura

Oxgeno disuelto

pH

Carga orgnica y tipo materia orgnica

Nitratos

Tiempo de Residencia

Edad del fango


ELIMINACIN DE N Y P1) La nitrificacin, afecta negativamente a eliminacin biolgica del

fsforo (Edad del fango)

2) Se produce una competicin entre las bacterias encargadas de la eliminacin del P y del N para consumir el fango.

Considerando la variabilidad en la caracterizacin de aguas

residuales, se han ideado procesos orientados a la eliminacin

simultnea de la materia orgnica y nutrientes.


PROCESOS DE ELIMINACIN BIOLGICA DE NUTRIENTES

Caractersticas fundamentales del proceso: 3 fases:ANAEROBIO ANXICO AEROBIO

Consumo de MO y asimilacin del P

(+++P)

En esta fase se desarrolla: nitrificacin del nitrato

recirculado desde la fase aerobia.

Consumo de MO que no se haya consumido en los otros tanques (----P) y (+++Nitrato)

El nitrato inhibe las bacterias asimiladoras de P.


LODOS FANGOS ACTIVADOS

Consiste en desarrollar un cultivo bacteriano disperso

por el que circula el agua residual a tratar, y que se

encuentra agitado y aireado, favoreciendo as la

alimentacin de estos microorganismos con el aporte

de materia orgnica contenida en el agua.


BREVE HISTORIA Este mtodo de tratamiento, fue desarrollado por Ardern y Lokett en

Inglaterra en 1914, y actualmente es el mtodo estndar para el tratamiento de aguas residuales en pases desarrollados.

Este tratamiento, degrada la materia orgnica presente en el agua residual como residuos de comida, jabones y detergentes.

Sistema eficiente, porque ocupa superficies pequeas y alcanza altos rendimientos de depuracin.


SISTEMA DE AIREACIN

Introduccin de aire u oxgeno puro por difusores sumergidos.

LECHOS BACTERIANOS

Mercedes Alexandra Villa chupallas M.Sc.

TRATAMIENTO DE LODOS

Mercedes Villa Achupallas M.Sc.

TRATAMIENTO DE LODOS

Sistemas de tratamiento de lodos1. Espesamiento2. Estabilizacin3. Acondicionamiento4. Deshidratacin de lodos5. Destino final

DESHIDRATACIN DE LODOS

Filtros banda Previo un acondicionamiento qumico

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