CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE INVESTIGACIONES Y
ESTUDIOS SOBRE MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO
“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL,
ESTADO DE MÉXICO”
TESIS
PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRÍA EN
GESTIÓN Y AUDITORÍAS AMBIENTALES
PRESENTA ALFREDO MARTÍNEZ CRUZ
DIRECTORA DE TESIS DRA. MARÍA LILIANA MARÍN GARCÍA
MÉXICO D.F., JULIO DEL 2015
“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
SIP-14
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CARTA DE CESIÓN DE DERECHOS.
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AGRADECIMIENTOS
A Dios por darme vida y ánimo suficiente para seguir adelante, cualesquiera que
sean las circunstancias.
A mi Padre porque sé que está muy satisfecho por mis logros, siendo este uno más
de ellos.
A mi Madre por darme su amor incondicional.
A mi Esposa por entenderme y soportarme en todos en estos 18 años que llevamos
juntos.
A mi Hermana y sobrina por su apoyo y amor.
A todo el personal académico del CIIEMAD por el soporte y por las asesorías que
me brindaron.
A cada uno de los integrantes de mi Comité Tutorial y Comisión Revisora por sus
acertadas observaciones que ayudaron a la elaboración de este trabajo.
A mi Directora del Comité Tutorial: Dra. María Liliana Marín García, que desde la
primera vez que la conocí me dio la confianza y el apoyo para terminar este
proyecto.
Al ODAPAS NEZAHUALCÓYOTL por las facilidades prestadas para la realización
de la presente investigación.
“La confianza en uno mismo en un requisito indispensable para el éxito y el logro de nuestras metas y no depende de nadie más que de uno mismo. Cada uno de nosotros está dotado de las habilidades necesarias para el desarrollo de esa confianza, solo es necesario desarrollarlas iniciando con la aceptación de que contamos con ellas”
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ÍNDICE
GLOSARIO DE TÉRMINOS ............................................................................................................x
LISTA DE SIGLAS UTILIZADAS ................................................................................................ xiv
ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................................... xvi
ÍNDICE DE FIGURAS Y FOTOGRAFÍAS .................................................................................. xix
RESUMEN ....................................................................................................................................... xxi
ABSTRACT .................................................................................................................................... xxii
1. - INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 1
1.1.- La importancia del agua, situación mundial y en México ...................................... 1
1.2.- Las regiones hidrológico-administrativas en México, situación actual y futura ......................................................................................................................................................... 5
1.3.-Diferentes usos del agua en el Estado de México. ................................................... 6
1.4.- Marco legal de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR´s) y legislación relativa a la gestión de aguas residuales en México .................................. 6
1.5.-Tratamiento de aguas residuales en México y las Plantas de tratamiento ........ 8
1.6.- La PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl, normatividad a cumplir. ............... 10
2.- DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................ 15
2.1.- Estrategia de Investigación .......................................................................................... 16
3.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................ 18
3.1.- Objetivo general .............................................................................................................. 18
3.2.- Objetivos específicos ..................................................................................................... 18
4.- JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................... 19
4.1.- Conciencia del problema hídrico, caso PTAR Nezahualcóyotl .......................... 19
5.- HIPÓTESIS ................................................................................................................................ 20
6.- MARCO CONCEPTUAL ......................................................................................................... 21
6.1.-Marco histórico de las aguas residuales ................................................................... 21
6.2.- Las aguas residuales: origen, clasificación y caracterización ........................... 22
6.3.- Instalaciones y procesos en las PTAR´s .................................................................. 25
6.4.- Las alternativas aeróbicas y anaeróbicas en los tratamientos secundarios .. 27
6.5.-El proceso de lodos activados ..................................................................................... 28
6.6.-El proceso de lodos activados en México ................................................................. 29
6.7.- El proceso de lodos activados a nivel mundial ...................................................... 31
6.8.- El proceso de lodos activados en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl 31
6.9.- Eficiencia en los sistemas de tratamiento de aguas residuales ........................ 33
6.10.- Ventajas y desventajas del proceso de lodos activados ................................... 33
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6.11.- Medidas de control del proceso de lodos activados. ......................................... 34
7.- MATERIALES, EQUIPOS Y MÉTODOS .............................................................................. 36
7.1.- Materiales y equipos ...................................................................................................... 36
7.1.1.- Equipos en la PTAR ................................................................................................ 36
7.1.2.- Equipos principales en el laboratorio ................................................................ 38
7.1.3.- Zonas de muestreo .................................................................................................. 39
7.2.- Metodología para obtener los parámetros de proceso ......................................... 39
7.2.1.- Proceso de depuración en la PTAR .................................................................... 39
7.2.2.- Principales variables de control del proceso ................................................... 40
7.2.3.- Clasificación de los parámetros de control ...................................................... 40
7.3.- Metodología en el área del laboratorio ...................................................................... 42
7.3.1.- Metodología de muestreo ...................................................................................... 42
7.3.2.- Normatividad vigente para la realización de los análisis físico-químicos en agua residual y agua residual tratada ....................................................................... 43
7.3.3.- Parámetros evaluados ............................................................................................ 43
7.4.- Metodología para la recopilación, interpretación y análisis de la información obtenida ...................................................................................................................................... 45
7.4.1.-Datos de observaciones de sedimentabilidad de lodos activados ............. 45
7.4.2.- Datos para la prueba de lodo sedimentado ...................................................... 46
7.4.3.- Gráfica de volumen sedimentado del lodo contra el tiempo en la prueba de sedimentación ................................................................................................................. 46
7.4.5.- Datos de la prueba de sólidos sedimentables ................................................. 47
7.4.6.- Registro de datos para el cálculo de sólidos y sales disueltas .................. 48
7.5.- Metodología para el control del proceso .................................................................. 48
7.5.1.- Control de la relación F/M ...................................................................................... 49
7.5.2.- Control de sedimentación ..................................................................................... 50
7.5.3.- Control de la aireación ........................................................................................... 51
7.5.4.- Control de la remoción del lodo en el sedimentador ..................................... 51
7.5.5.- Control de sólidos en el proceso ......................................................................... 51
7.5.6.-Control del tiempo de retención de sólidos (TRS). .......................................... 52
7.5.7.-Temperatura y pH ...................................................................................................... 52
7.6.- Metodología en la elaboración del esquema de mantenimiento y del manual básico de operación de la PTAR .......................................................................................... 52
8.- RESULTADOS ......................................................................................................................... 53
8.1.- Diagnostico técnico y operativo de la PTAR ........................................................... 53
8.1.1.- Tratamiento preliminar ........................................................................................... 54
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8.1.2.- Reactores ................................................................................................................... 55
8.1.3.- Digestores .................................................................................................................. 55
8.1.4.- Equipos de bombeo de flujo principal y de lodos de recirculación ........... 56
8.1.5.- Sedimentador ............................................................................................................ 56
8.1.6.- Proceso de cloración .............................................................................................. 56
8.1.7.- Área de filtros............................................................................................................ 56
8.1.8.- Espesador y área de filtro prensa ....................................................................... 57
8.1.9.- Depósito de agua tratada ....................................................................................... 57
8.2.- Caracterización de los flujos de proceso ................................................................. 57
8.2.1.- DBO5 de influente y efluente ................................................................................. 58
8.2.2.- DQO de influente y efluente .................................................................................. 58
8.2.3.- Concentración de fósforo en influente y efluente........................................... 59
8.2.4.- Sólidos suspendidor totales en influente y efluente ...................................... 59
8.2.5.- Cloro residual libre en el efluente (CRL) ........................................................... 60
8.2.6.- pH en reactores y lodo recirculado ..................................................................... 61
8.2.7.- Oxígeno disuelto en reactores y lodos recirculados ..................................... 62
8.2.8.- Conductividad electrica en reactores y lodos de recirculación .................. 63
8.2.9.- Temperatura en reactores y lodos recirculados.............................................. 64
8.2.10.- Concentración de nitrógeno total en influente y efluente .......................... 65
8.2.11.-Sedimentación de lodos activados en reactores ........................................... 66
8.3.- Eficiencia de remoción obtenidas de los parámetros evaluados ...................... 73
8.4.- Parámetros de operación en el proceso ................................................................... 74
8.4.1.- Parámetros de operación en el proceso ............................................................ 74
8.4.2.- Calculo del TRH ........................................................................................................ 75
8.4.3.- Calculo del TRS ........................................................................................................ 75
8.5.- Sólidos sedimentables y observaciones visuales de influente y efluente ...... 76
9.- PROPUESTA DE MEJORA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................... 77
9.1. Segunda caracterización. ............................................................................................... 78
10.- PROPUESTAS DEL MANUAL BÁSICO DEL ÁREA DE LABORATORIO ................ 80
10.1.-Indicaciones generales de seguridad ....................................................................... 80
10.2.- Determinación de temperatura .................................................................................. 80
10.3.-Determinación de pH ..................................................................................................... 81
10.4.- Determinación de demanda bioquímica de oxígeno ........................................... 81
10.5.- Determinación de DQO ................................................................................................ 82
10.6.- Determinaciones de iones y elementos específicos ........................................... 83
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10.7. Determinación de sólidos totales (sólidos suspendidos y sólidos suspendidos volátiles) ............................................................................................................ 84
10.7.1.- Determinación de solidos totales (ST) ............................................................. 85
10.7.2.- Determinación de solidos totales volátiles (SVT) ......................................... 86
10.7.3.- Determinación de solidos suspendidos totales (SST) ................................ 86
10.7.4.- Determinación de solidos suspendidos volátiles (SSV). ............................ 86
10.7.5.- Determinación de sales disueltas totales (SDT) ........................................... 87
10.8.- Determinación de oxígeno disuelto ......................................................................... 87
10.9.-Determinación de sólidos sedimentables ............................................................... 88
10.10. -Determinación de cloro residual libre ................................................................... 89
10.11.- Determinación de materia flotante ......................................................................... 89
10.12.- Determinación de conductividad............................................................................ 90
10.13. -Determinación de coliformes .................................................................................. 90
11..-PROPUESTA DEL MANUAL BÁSICO DEL AREA OPERATIVA ................................ 92
11.1.-Observaciones básicas ................................................................................................ 92
11.2.- Rejas de limpieza automática .................................................................................... 93
11.3.-Cárcamo de bombeo de agua cruda ......................................................................... 93
11.4.- Reactores biológicos ................................................................................................... 93
11.5.- Control de oxígeno disuelto (OD) ............................................................................. 93
11.6.- Control de la sedimentación del lodo ...................................................................... 94
11.7.- Relación alimento-masa (F/M) ................................................................................... 95
11.8.- Tiempo de retención de sólidos (TRS) .................................................................... 96
11.9.- Tiempo de retención hidráulica (TRH)..................................................................... 96
11.10.- Control de grasas y aceites ..................................................................................... 96
11.11.- Control de pH. .............................................................................................................. 97
11.12.- Observaciones microscópicas ................................................................................ 97
11.13.-Relacion entre los parámetros F/M y el TRL y la presencia de microorganismos ..................................................................................................................... 98
11.14.- Sedimentador secundario ........................................................................................ 99
11.15.- Control de turbiedad en el agua tratada del sedimentador ............................. 99
11.16.- Control de la calidad en el licor de mezcla .......................................................... 99
11.17.- Digestión aerobia de lodos .................................................................................... 100
11.18.- Espesado de lodos ................................................................................................... 101
11.19.- Deshidratado de lodos ............................................................................................ 101
11.20.- Guía para la solución de fallas en la operación de la PTAR ......................... 102
12.- ESQUEMA DE MANTENIMIENTO ................................................................................... 104
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12.1.- Mantenimiento correctivo ......................................................................................... 104
12.2.- Mantenimiento preventivo ........................................................................................ 105
12.2.1.-Mantenimiento preventivo de motores eléctricos........................................ 105
12.2.2.- Revisión y limpieza de motores eléctricos ................................................... 106
12.2.3.- Mantenimiento preventivo de bombas centrifugas de recirculado de lodos ...................................................................................................................................... 106
12.2.4.-Procedimiento para retro-lavado de filtros de arena silica ....................... 107
12.2.5.-Procedimiento para el mantenimiento del compresor ................................ 107
12.2.6.- Mantenimiento de las bombas sumergibles ................................................. 108
12.2.7. Mantenimiento de los sopladores y guía de identificación problemas .. 108
12.3.- Resumen de datos de mantenimiento en la PTAR ............................................. 110
12.3.1.-Guia de solución de problemas en las bombas ........................................... 111
12.3.2.- Propuesta del esquema de mantenimiento anual en la PTAR ................ 112
13.- CONCLUSIONES ................................................................................................................. 115
14.- COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES FINALES .................................................. 116
15.- BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 117
ANEXO 1.- DETERMINACIÓN DE COLIFORMES ................................................................ 127
ANEXO 2.- LISTADO DE HERRAMIENTAS BÁSICAS PARA EL MANTENIMIENTO EN LA PTAR ....................................................................................................................................... 130
ANEXO 3.- MANUAL DE CONCEPTOS BÁSICOS PARA LOS OPERADORES ........... 131
ANEXO 4.- DATOS TÉCNICOS DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS DE LA PTAR ........ 138
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GLOSARIO DE TÉRMINOS Acuífero: formación geológica de material poroso capaz de almacenar una
apreciable cantidad de agua.
Agua renovable: medición de volumen de agua, se calcula como el escurrimiento
superficial virgen anual, más la recarga media de los acuíferos, más las
importaciones de agua, menos las exportaciones de agua.
Agua residual: aguas de composición variada provenientes de las descargas de
usos municipales, industriales, comerciales, agrícolas, pecuarios, domésticos y
similares, así como la mezcla de ellas.
Agua residual municipal: se pueden incluir a la mezcla de aguas residuales
domésticas con aguas de drenaje pluvial o con aguas residuales de origen industrial,
siempre que estas cumplan con los requisitos para ser admitidas en los sistemas de
alcantarillado.
Aireación: proceso de transferencia de oxígeno del aire al agua por medios
naturales o artificiales (agitación mecánica o difusión con aire comprimido).
Anaeróbico: condición en el cual no hay presencia de aire u oxígeno libre.
Bacterias: grupo de organismos microscópicos unicelulares con cromosoma
bacteriano único y con división binaria, intervienen en los procesos de estabilización
de la materia orgánica.
Biodegradación: transformación de la materia orgánica en compuestos menos
complejos por acción de microorganismos.
Clarificación: proceso de sedimentación para eliminar los sólidos sedimentables
del agua residual.
Cloro libre: es el cloro presente en forma de ácido hipocloroso (HOCI), ion
hipoclorito (OCI-) y cloro molecular disuelto.
Cloro residual: cloro presente en agua cuando ha sido adicionado durante el
proceso de cloración.
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Coliformes: bacterias Gram negativas no espatuladas de forma alargada capaces
de fermentar lactosa.
Demanda bioquímica de oxígeno: cantidad de oxígeno que requieren los
microorganismos para la estabilización de la materia orgánica a condiciones de
tiempo y temperatura específicos (5 días a 20 oC).
Demanda química de oxígeno: medida de la cantidad de oxígeno requerido para
la oxidación química de la materia orgánica del agua residual usando como
oxidantes sales inorgánicas de permanganato o bicromato de potasio.
Desinfección: destrucción de microorganismos presentes en las aguas residuales
mediante el uso de un agente desinfectante.
Difusor: placa porosa, tubo u otro artefacto a través del cual se inyecta aire
comprimido u otros gases en burbujas a la masa líquida.
Digestión: descomposición biológica de la materia orgánica del lodo que produce
una mineralización, licuefacción y gasificación parcial.
Digestión aeróbica: descomposición biológica de la materia orgánica del lodo en
presencia de oxígeno.
Disposición final: disposición del efluente o del lodo de una planta de tratamiento.
Edad de lodo: parámetro de diseño y operación propio del proceso de lodo activado
que resulta de la relación de la masa de sólidos volátiles presentes en el tanque de
aireación dividido por la masa de sólidos volátiles removidos del sistema por día.
Efluente: líquido que sale de un proceso de tratamiento.
Evapora-transpiración: pérdida de humedad de una superficie por evaporación
directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación.
Espesador: tratamiento para remover líquido de los lodos y reducir su volumen.
Grado de presión hídrica: indicador para evaluar la sostenibilidad de la extracción
de recursos hídricos en el largo plazo, se calcula dividiendo el volumen autorizado
de extracción de agua y el volumen de agua disponible.
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Índice volumétrico de lodo: volumen en mililitros ocupado por un gramo de
sólidos, en peso seco, de la mezcla lodo/agua tras una sedimentación de 30 minutos
en un cilindro graduado de 1,000 ml.
Influente: agua u otro líquido que ingresa a un reservorio, planta de tratamiento o
proceso de tratamiento.
Licor mezclado: mezcla de lodo activado y desecho líquido bajo aireación en el
proceso de lodos activados.
Lodo activado: lodo constituido principalmente de biomasa con alguna cantidad de
sólidos inorgánicos que recircula del fondo de los sedimentados secundarios al
tanque de aireación en el tratamiento de lodos activados.
Lodo activado de exceso: parte del lodo activado que se retira del proceso de
tratamiento de las aguas residuales para su disposición posterior.
Lodo digerido: lodo mineralizado a través de la digestión aeróbica o anaeróbica.
Muestreo: toma de muestras de volumen predeterminado y con la técnica de
preservación correspondiente para el tratamiento que se va a realizar.
Muestra simple: es la que se toma en el punto de descarga, de manera continua,
en día normal de operación que refleje cuantitativa y cualitativamente el o los
procesos más representativos de las actividades que generan la descarga, durante
el tiempo necesario para completar cuando menos un volumen suficiente para que
se lleven a cabo los análisis necesarios para conocer su composición, aforando el
caudal descargado en el sitio y en el momento de muestreo.
Oxígeno disuelto: concentración de oxígeno solubilizado en un líquido.
Parámetro: variable que se utiliza como referencia para determinar la calidad del
agua.
pH: logaritmo de signo negativo de la concentración de iones hidrógeno.
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Planta de tratamiento de aguas residuales: infraestructura diseñada para recibir
aguas residuales y que remueve materiales que degradan la calidad del agua o
pongan en riesgo la salud pública cuando descarguen a cuerpos o cauces
receptores, infraestructura y procesos que permiten la depuración de aguas
residuales.
Proceso de lodos activados: tratamiento de aguas residuales en el cual se somete
a aireación una mezcla (licor mezclado) de lodo activado y agua residual. El licor
mezclado es sometido a sedimentación para su posterior recirculación o disposición
del lodo activado.
Reuso de aguas residuales: utilización de agua residual debidamente tratada para
un propósito específico.
Sedimentación secundaria: proceso de separación de la biomasa en suspensión
producida en el tratamiento biológico.
Tratamiento biológico: procesos de tratamiento que intensifica la acción de los
microorganismos para estabilizar la materia orgánica presente.
Tratamiento de aguas residuales: purificación o remoción de sustancias
objetables de las aguas residuales.
Tratamiento de lodos: procesos de estabilización, acondicionamiento y
deshidratación de lodos.
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LISTA DE SIGLAS UTILIZADAS
A: ausente -en referencia a un contaminante-.
AC: antes de Cristo.
CAEM: Comisión de Aguas del Estado de México.
CONAGUA: Comisión Nacional del Agua.
CONAPO: Consejo Nacional de Población.
DBO5: demanda bioquímica de oxígeno a 5 días.
DL: dentro de límite.
DOF: Diario Oficial de la Federación.
DQO: demanda química de oxígeno.
FL: fuera de límite.
F/M: relación alimento-microorganismos, la “f” se deriva de la palabra food.
hm3: hectómetro cubico, equivale a 1, 000,000 de m3.
HP: caballos de potencia.
INEGI: Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática.
IVL: índice volumétrico de lodos.
Km3: kilometro cubico de agua, equivale a 1,000 hm3.
l: litros.
LAN: Ley de Agua Nacionales.
LMP: límite máximo permisible.
lps: litros por segundo.
MGD: millones de galones por día.
NE: no establecido en norma.
ND: no determinado.
NMP: número más probable.
NOM: Norma Oficial Mexicana.
OD: oxígeno disuelto.
P: presente -en referencia a un contaminante-.
pH: potencial hidrogeno.
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PM: promedio mensual.
ppm: partes por millón.
PTAR: planta de tratamiento de aguas residuales.
Qe: flujo de efluente.
Qr: flujo de lodos en recirculación.
Qo: flujo de entrada de agua cruda.
Qw: flujo de lodos de desecho.
SEMARNAT: Secretaria del Medio Ambiente y Recurso Naturales.
So: concentración de materia orgánica en el influente.
SST: sólidos suspendidos totales.
SSV: sólidos suspendidos volátiles.
SSVLM: sólidos suspendido suspendidos volátiles en el licor mezclado.
SSLM: sólidos suspendidos en el licor mezclado.
TMRC: tiempo medio de retención celular.
TRH: tiempo de retención hidráulica.
TRS: tiempo de retención de sólidos.
V: volumen del reactor.
VRS: valor recomendado para el sistema.
X: concentración de sólidos totales en el licor mezclado.
Xe: concentración de materia orgánica del efluente.
Xr: concentración de materia orgánica en lodo recirculado.
Xs: concentración de sólidos suspendidos en el licor mezclado.
Xv: concentración de sólidos suspendidos volátiles.
Ω: Ohms, unidad de la resistencia eléctrica en el sistema internacional.
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Cobertura en % de la población rural y urbana en México con servicios
de agua potable y alcantarillado, periodo de los años 1990 a 2010 ........................ 4
Tabla 2. Grado de presión en % sobre el recurso hídrico por regiones hidrológico-administrativas, año 2012 ....................................................................................... 5 Tabla 3. Descargas municipales de aguas residuales en México, en hm3/año y m3/s, año 2012 ........................................................................................................ 8
Tabla 4. Estadísticas de PTAR´s municipales en México: número de PTAR´s en operación, capacidad instalada y utilizada en l/s y % de aguas residuales tratadas, años 2011 y 2012. ................................................................................... 8
Tabla 5. Número de PTAR’s en operación por región hidrológico-administrativas, incluyendo capacidad instalada y caudal tratado en m3/s, año 2012 ...................... 9
Tabla 6. Propósitos de los diferentes tipos de tratamiento en PTAR´s ................... 9
Tabla 7. Límites máximos permisibles en mg/l de contaminantes en aguas residuales tratadas para reuso en riego ................................................................ 12
Tabla 8. Grado de estudios del personal de la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl ...................................................................................................... 17
Tabla 9. Composición típica de las aguas residuales urbanas en mg/l -a menos que se señale lo contrario- .................................................................................... 24
Tabla 10. Principales flujos en la PTAR en mg/l y su nomenclatura ..................... 32
Tabla 11. Rendimientos en % de remoción de los diferentes tipos de tratamiento en PTAR´s ............................................................................................................. 33
Tabla 12. % de eficiencia como remoción de contaminantes en el proceso de lodos activados ...................................................................................................... 33
Tabla 13. Ventajas y desventajas en el proceso de lodos activados .................... 34
Tabla 14. Listado de los equipos principales en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl ...................................................................................................... 38
Tabla 15. Normas Oficiales Mexicanas de referencia para determinaciones físico-químicas en aguas residuales ............................................................................... 43
Tabla 16. Ejemplos representativos de los 3 tipos diferentes de sedimentación, en ml/l, reactor de lodos activados ...................................................................... 47
Tabla 17. Valores recomendados de parámetros de operación en el sistema de lodos activados, en las unidades indicadas .......................................................... 48
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Tabla 18. Resultados en las unidades indicadas de análisis en influente y efluente ................................................................................................................. 53
Tabla 19. DBO5 en mg/l de influente y efluente, primera caracterización ............. 58
Tabla 20. DQO en mg/l de influente y efluente, primera caracterización .............. 58
Tabla 21. Concentración de fósforo en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ...................................................................................................... 59
Tabla 22. Sólidos suspendidos totales en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ...................................................................................................... 60
Tabla 23. Cloro residual libre en mg/l en efluente, primera caracterización .......... 60
Tabla 24. pH en reactores y lodo recirculado, primera caracterización ................ 61
Tabla 25. Concentración de oxígeno disuelto en mg/l en reactores, primera caracterización ...................................................................................................... 62
Tabla 26. Conductividad eléctrica en μS/cm, lodos de recirculación y reactores, primera caracterización ......................................................................................... 64
Tabla 27. Temperatura en oC en lodos recirculados y reactores, primera caracterización ...................................................................................................... 65
Tabla 28. Concentración de nitrógeno en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ...................................................................................................... 66
Tabla 29. Sedimentación en reactor 1 en ml/l, primera caracterización ................ 66
Tabla 30. Sedimentación en reactor 2 en ml/l, primera caracterización ................ 67
Tabla 31. Sedimentación en reactor 3 en ml/l, primera caracterización ................ 68
Tabla 32. Sedimentación en reactor 4 en ml/l, primera caracterización ................ 69
Tabla 33. Sedimentación en reactor 5 en ml/l, primera caracterización ................ 70
Tabla 34. Sedimentación en reactor 6 en ml/l, primera caracterización ................ 71
Tabla 35. Sedimentación en reactor 7 en ml/l, primera caracterización ................ 72
Tabla 36. % de remoción de contaminantes en el agua residual tratada en la PTAR, primera caracterización .............................................................................. 74
Tabla 37. Relación F/M en dia-1, primera caracterización ..................................... 75
Tabla 38. Tiempo de residencia hidráulico en días, primera caracterización ........ 75
Tabla 39. Tiempo de retención de sólidos en días, primera caracterización ........ 75
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Tabla 40. Sólidos sedimentables en ml/l en influente y efluente, primera caracterización ...................................................................................................... 76
Tabla 41. Propuestas de mejora y sus resultados en su implementación ............ 77
Tabla 42. % de remoción de contaminantes en influente y efluente, segunda caracterización ...................................................................................................... 78
Tabla 43. Valores de parámetros en reactores, unidades indicadas, segunda caracterización ...................................................................................................... 78
Tabla 44. Parámetros y condiciones de operación en las unidades indicadas, segunda caracterización ....................................................................................... 79
Tabla 45. Comparación de parámetros de las dos caracterizaciones en las unidades indicadas ................................................................................................ 79
Tabla 46. Relación de manuales de espectrofotómetros para las determinaciones de iones específicos ................................................................... 84
Tabla 47. Guía para el control de espuma en los reactores ............................... 102
Tabla 48. Guía para la solución de fallas en la PTAR ........................................ 103
Tabla 49. Guía de identificación de problemas en los sopladores ...................... 109
Tabla 50. Guía de solución de problemas en las bombas .................................. 111
Tabla 51. Esquema de mantenimiento anual en la PTAR. Parte 1 ..................... 112
Tabla 51. Esquema de mantenimiento anual en la PTAR. Parte 2 ..................... 113
Tabla 51. Esquema de mantenimiento anual en la PTAR. Parte 3 ..................... 114
Tabla 52. Número más probable (NMP) para determinación de coliformes ....... 129
Tabla 53. Lista de herramientas indispensables en una PTAR .......................... 130
Tabla 54. Equipos principales en una PTAR, incluyendo sus características y funciones principales ........................................................................................ 137
Tabla 55. Datos técnicos de los principales equipos en la PTAR. Parte 1 .......... 138
Tabla 55. Datos técnicos de los principales equipos en la PTAR. Parte 2 .......... 139
Tabla 55. Datos técnicos de los principales equipos en la PTAR. Parte 3 .......... 140
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ÍNDICE DE FIGURAS Y FOTOGRAFÍAS
Figura 1. Distribución de agua en el mundo, datos en 1012 hm3............................. 1
Figura 2. Círculo de agua renovable en México, valores en hm3 ........................... 2 Figura 3. Proyección de población mundial, en millones de habitantes, por nivel de desarrollo de países en zonas rurales y urbanas ............................................... 2 Figura 4. % de uso de agua por sectores en México, año 2013 ............................. 3 Figura 5. Valores de % de presión en recursos hídricos a nivel mundial ............... 4
Figura 6. Principales instituciones, entidades y dependencias que se coordinan con la CONAGUA ................................................................................................... 6
Figura 7. % de uso, por flujo tratado, de los diferentes procesos utilizados en el tratamiento de aguas residuales municipales en México, datos 2012 ................... 10
Figura 8. Ubicación geográfica del Municipio de Nezahualcóyotl, Estado de México ................................................................................................................... 10
Figura 9. Croquis de ubicación de la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl ..... 11
Figura 10. Diagrama de flujo del tren de aguas en la PTAR ................................ 13
Figura 11. Diagrama de flujo del tren de lodos en la PTAR .................................. 14
Fotografía 1. Residencia con baño en Mohenjo-Daro, Pakistán .......................... 21
Fotografía 2. Acueducto romano .......................................................................... 21
Figura 12. Esquema de una planta de tratamiento de aguas residuales típica .... 25
Figura 13. Línea de agua y fangos en una PTAR ................................................. 25
Figura 14. Tratamientos de aguas residuales urbanas ........................................ 26
Figura 15. Tratamiento en la línea de lodos en PTAR´s ....................................... 27
Figura 16. Balance de la materia orgánica en procesos aeróbicos y anaeróbicos en PTAR´s ........................................................................................ 28
Figura 17. Esquema típico general de una PTAR de lodos activados con recirculación .......................................................................................................... 30
Figura 18. Vista aérea de las 158 hectáreas donde se construye la PTAR Atotonilco, Hidalgo. ............................................................................................... 31
Figura 19. Diagrama de flujo simplificado del proceso de lodos activados en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl, incluyéndose flujos y concentraciones principales ............................................................................................................. 32
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Figura 20. Croquis de la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl......................... 38
Figura 21. Grafica representativa de sedimentabilidad en ml/l, licor mezclado en el proceso de lodos activados ............................................................................... 47
Figura 22. Gráfica DBO5 en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ..................................................................................................... 58
Figura 23. Gráfica DQO en mg/l en influente y efluente, primera caracterización 58
Figura 24. Grafica de concentración de fósforo en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ........................................................................................ 59
Figura 25. Gráfica de valores de sólidos suspendidos totales en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ....................................................................... 60
Figura 26. Gráfica de concentración de cloro residual libre en mg/l en el efluente, primera caracterización ........................................................................................ 60
Figura 27. Gráfica de pH en reactores y lodo recirculado, primera caracterización ..................................................................................................... 61
Figura 28. Grafica de concentración de oxígeno disuelto en mg/l en reactores y lodo recirculado, primera caracterización .......................................................... 62
Figura 29. Grafica de conductividad eléctrica en μS/cm en reactores y lodo recirculado, primera caracterización ..................................................................... 64
Figura 30. Gráfica de temperatura en oC en reactores y lodo recirculado, primera caracterización ..................................................................................................... 65
Figura 31. Concentración de nitrógeno en mg/l en influente y efluente, primera caracterización ..................................................................................................... 66
Figura 32. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 1, primera caracterización .. 67
Figura 33. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 2, primera caracterización .. 68
Figura 34. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 3, primera caracterización .. 69
Figura 35. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 4, primera caracterización .. 70
Figura 36. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 5, primera caracterización .. 71
Figura 37. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 6, primera caracterización .. 72
Figura 38. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 7, primera caracterización .. 73
Fotografía 3. Lodo activado visto al microscopio ................................................. 97
Figura 39. Relación entre las características microscópicas del lodo activado y los parámetros F/M y TRS .................................................................................. 98
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RESUMEN El desarrollo de una estrategia, desde el punto de vista de proceso, involucra definir
el mejor método para satisfacer un requerimiento de producción. En el caso de una
planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) el producto obtenido es agua
residual tratada y el requerimiento de producción involucra el cumplimiento de la
normatividad vigente (principalmente la NOM-003-SEMARNAT-1997 que establece
los límites máximos permisibles de contaminantes para aguas residuales tratadas
que se reúsen en servicios al público) teniendo en cuenta las limitaciones de
gestión, costos y de equipos disponibles. A través de la presente investigación se
desarrolla una estrategia que busca el mejoramiento de las condiciones de
operación en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl. Se realizó una evaluación
de sus condiciones de operación a través de análisis físico-químicos de los flujos,
obteniéndose un historial de análisis periódicos realizándose un comparativo con
las condiciones de diseño y verificando su eficiencia. Se evaluó el funcionamiento
de los equipos y se realizaron propuestas de mejora, incluyéndose condiciones de
operación. Adicionalmente, se abordó el factor humano del proceso elaborando un
esquema de mantenimiento y un manual básico de operación con la intensión de
mejorar la capacidad del personal. El resultado final es el planteamiento de una
estrategia de optimización en la operación de la PTAR.
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ABSTRACT The development of a strategy, from the point of view of process involves defining
the best method to satisfy a requirement of production. In the case of a plant
wastewater treatment plant (WWTP) the product obtained is treated wastewater and
the requirement of production involves compliance with current regulations (mainly
NOM-003-SEMARNAT-1997, which establishes the maximum limits allowable
pollutant for treated wastewater that is reused in services to the public) taking into
account the limitations of management, costs and available equipment. Through
this research a strategy to improve operating conditions in the municipality of
Nezahualcóyotl WWTP is developed. An assessment of operating conditions was
performed by physicochemical analysis of flows, obtaining a history of performing
comparative analysis newspapers with the design conditions and verifying their
efficiency. The operation of the equipment was assessed and proposals for
improvement were made, including operating conditions. Additionally, the human
factor in the process developing a maintenance schedule and a basic manual
operation with the intention of improving staff capacity was discussed. The result is
the proposal of a strategy of optimizing the operation of the WWTP.
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1. - INTRODUCCIÓN
1.1.- La importancia del agua, situación mundial y en México El agua no es otra cosa que dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, así de
simple pero a la vez así de complicado. Se trata de uno de los elementos más
esenciales para la salud, tanto del planeta como de los animales que lo habitan, y
que resulta fundamental en la supervivencia del ser humano. El agua forma parte
del 70% del peso del cuerpo humano y una persona que no beba agua puede morir
en pocos días. La sociedad consume agua en sus actividades diarias, generándose
diferentes tipos de consumo: agrícola, industrial y doméstico; de ahí la importancia
de su conservación.
A primera vista podría pensarse que el
agua es la única cosa que sobra en este
planeta pues ¾ partes de la superficie
son de agua, pero hay que resaltar que
mayormente es agua salada. La
disponibilidad de agua promedio anual
en el mundo es de aproximadamente
1,386 billones de hm3, de los cuales el
97.5% es agua salada y solo el 2.5% -
unos 35 billones de hm3- es agua dulce.
De esta agua dulce casi el 70% no está
disponible para el consumo humano
porque se encuentra en glaciares, hielo
y nieve (figura 1). Del agua
técnicamente disponible para consumo
humano solo una pequeña porción se
encuentra en lagos, ríos, humedales y
depósitos subterráneos poco profundos (CONAGUA, 2013a, p.24). Adicionalmente,
mucha de esta agua teóricamente utilizable se encuentra lejos de las zonas
pobladas, lo que dificulta su utilización. Ejemplo de esta situación es el
abastecimiento de agua potable en la zona de la Ciudad de México, consumiendo
1
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un caudal de 32 m3/s, de los cuales el 67% se obtiene de fuentes subterráneas, 30%
proviene del sistema Cutzamala, que transporta agua originada de los Estados de
México y Michoacán -a 124 Km de la Ciudad- y el 3% restante se obtiene de
manantiales locales (Transparencia D.F., 2014).
Anualmente México recibe
1,489 hm3 de agua en forma
de precipitaciones. De esta
agua se estima que el 71.6%
se evapotranspira y regresa a
la atmósfera, el 22.2% escurre
por los ríos o arroyos, y el
6.2% restante se infiltra al
subsuelo de forma natural y
recarga los acuíferos. El país
cuenta anualmente con 471.5
hm3 de agua dulce renovable -que es de hecho la cantidad máxima de agua que es
factible explotar anualmente- (CONAGUA, 2013a, p.24). La figura 2 muestra los
componentes y valores que conforman este círculo de agua renovable en México.
A nivel mundial el
comportamiento del
crecimiento de la población
rural y urbana presentan
variaciones características:
los niveles de población rural
disminuyen y los de población
urbana aumentan; sin
embargo, estas tendencias son mucho más pronunciadas en los países en
desarrollo que en los países desarrollados. De acuerdo con proyecciones estimadas
al año 2050 se espera que estas tendencias se mantengan e incluso aumenten
(figura 3).
2
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Este incremento en los niveles
de población urbana generará
una mayor demanda en el
consumo del agua y un
incremento en los valores de
presión de los recursos
hídricos. En México la
concentración y el crecimiento
acelerado de la población en
localidades urbanas ha
implicado fuertes presiones
sobre el medio ambiente. Se
estima, de acuerdo con datos de la CONAGUA, que en México en las doce zonas
metropolitanas con una población mayor a un millón de habitantes se concentra el
37.7% de la población -esto es 44.1 millones de habitantes- (CONAGUA, 2013a,
p.14). En el último siglo la población mundial se multiplico 3 veces, en tanto que las
extracciones de agua crecieron 6 veces; lo anterior se ha traducido en el incremento
de presión sobre los recursos hídricos del mundo, ocupando México el lugar número
8 en países con mayor extracción total de agua con 80.6 Km3/año (CONAGUA,
2013a, p. 54). Esta agua extraída se utiliza de diferentes formas: un 76.6% para uso
agrícola, un 8.9% para uso industrial y un 14.5% para abastecimiento público (figura
4).
México se encuentra en el lugar 58 de los 155 países evaluados respecto al mayor
grado de presión sobre los recursos hídricos (figura 5). El grado de presión sobre
recursos hídricos es un indicador que sirve para evaluar la sostenibilidad de la
extracción de este recurso en el largo plazo y se calcula dividiendo el volumen
concesionado de extracción de agua -lo que se extrae- entre el volumen de agua
disponible. Partiendo de esta definición un valor de uno -o 100%- en este indicador
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reflejaría que se está
extrayendo exactamente el
valor de agua disponible, por
lo que entre mayor sea este
índice mayor el agua extraída,
generándose una mayor
presión sobre los recursos
hídricos. En México el valor
actual de este indicador es de
17.5%, pero las proyecciones
son que se alcancen valores
cada vez mayores
(CONAGUA, 2008, p.14).
En el tema de cobertura de los servicios de agua potable y alcantarillado en México
se ha pasado de niveles de 89% y 79% respectivamente en el año 1990, a niveles
superiores del 95% en el año 2010 (tabla 1), confirmándose el aumento en la
infraestructura de estos servicios.
Tabla 1. Cobertura en % de la población rural y urbana en México con servicios de agua potable y
alcantarillado, periodo de los años 1990 a 2010
POBLACIÓN CENSO 1990 (%)
CONTEO 1995 (%)
CENSO 2000 (%)
CONTEO 2005 (%)
CENSO 2010 (%)
12-mar-90 05-nov-95 14-mar-00 17-oct-05 25-jun-10
Agua potable
Urbana 89.36 92.94 94.6 95.03 95.59 Rural 51.22 61.39 67.95 70.61 75.69 Total 78.39 84.58 87.8 89.2 90.94
Alcantarillado
Urbana 79.01 87.79 89.62 94.47 96.28 Rural 18.09 29.71 36.71 57.48 67.74 Total 61.48 72.4 76.18 85.62 89.61
Fuente: http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/SGP-2-14Web.pdf. p. 79.
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1.2.- Las regiones hidrológico-administrativas en México, situación actual y futura Para propósitos administrativos las aguas nacionales en las cuencas del país se
encuentran organizadas en 37 regiones hidrológicas, que a su vez se agrupan en
13 regiones hidrológico-administrativas. En algunas regiones, como las de la
Península del Norte, Lerma-Santiago-Pacifico y Aguas del Valle de México, el valor
de agua renovable per cápita es preocupantemente bajo (tabla 2).
Tabla 2. Grado de presión en % sobre el recurso hídrico por regiones hidrológico-administrativas, año
2012.
No Región hidrológico-administrativa
Volumen total de agua concesionado (hm)
Agua renovable 2011-2018 (hm/año)
Grado de
presión (%)
Clasificación del grado de
presión
I Península de Baja California 3,895 4,999 77.9 Alto II Noroeste 6,989 8,325 83.9 Alto III Pacifico Norte 10,460 25,939 40.3 Alto IV Balsas 10,652 22,899 46.3 Alto V Pacifico Sur 1,508 32,351 4.7 Sin estrés VI Río Bravo 9,397 12,757 73.7 Alto VII Cuencas Centrales del Norte 3,734 8,065 46.3 Alto
VIII Lerma-Santiago-Pacifico 15,047 35,754 42.1 Alto
IX Golfo Norte 5,630 28,115 20 Bajo X Golfo Centro 5,076 95,124 5.3 Sin estrés XI Frontera Sur 2,273 163,845 1.4 Sin estrés XII Península de Yucatán 3,353 29,856 11.2 Bajo XIII Aguas del Valle de México 4,720 3,469 136.1 Muy alto
Total nacional 82,734 471,498 17.5 Bajo
Fuente: www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/SGP-2-14Web.pdf p. 59.
En el siglo XXI se buscará el desarrollo de una sustentabilidad hídrica, por lo que
se incrementará significativamente el tratamiento de aguas residuales,
impulsándose su reúso (CONAGUA, 2013a, p. 151). Un aspecto importante a
considerar en los escenarios futuros es el incremento de la población y su
concentración en zonas urbanas. Se espera que en el año 2030 la población se
incremente en 20 millones de personas y que el 75% de la población total se asiente
en localidades urbanas. Algunas de las regiones hidrológico-administrativas para
las que se espera mayor crecimiento poblacional son al mismo tiempo aquellas en
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donde ya existe un grado de presión mayor, como es el caso de la región XIII, región
a la que pertenece el Estado de México (CONAGUA, 2013a, p. 129).
1.3.-Diferentes usos del agua en el Estado de México. De acuerdo con datos oficiales en el Estado de México se tiene un volumen
concesionado de agua de 2,658.6 hm3, de los cuales el 43% es para uso agrícola,
el 50.4% es para uso público y el 6.6% es para uso industrial (CONAGUA, 2013a,
p.51). De acuerdo con estos datos el mayor % es en las áreas de uso público y uso
agrícola, por lo que si se piensa en una explotación sostenible se tiene que pasar
necesariamente por el uso de plantas de tratamiento de aguas residuales y
alternativas para el reúso de las aguas residuales tratadas.
1.4.- Marco legal de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR´s) y legislación relativa a la gestión de aguas residuales en México La Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), Organismo administrativo, normativo,
técnico, consultivo y descentralizado de la Secretaria de Medio Ambiente y
Recursos Naturales (SEMARNAT), tiene como misión administrar y preservar las
aguas nacionales y sus bienes inherentes con la corresponsabilidad de los tres
órdenes de gobierno y la sociedad en general (CONAGUA, 2013a, p. 94). La
CONAGUA trabaja en conjunto con diversas instancias en el ámbito federal, estatal,
usuarios, empresas, instituciones del sector privado y social, así como
organizaciones internacionales (figura 6).
Figura 6. Principales instituciones, entidades y dependencias que se coordina con la CONAGUA. Fuente: http://www.conagua.gob.mc/CONAGUA07/Noticias/SGP-2-14Web.PDF p. 95.
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La justificación legal para que el Municipio de Nezahualcóyotl pueda operar una
PTAR jurídicamente está definida en el Artículo 115 párrafo III de la Constitución
Política de los Estados Unidos Mexicanos, que a la letra dice: “…Los Municipios
tendrán a su cargo las funciones y servicios públicos siguientes: a) Agua potable,
drenaje, alcantarillado y disposición de sus aguas residuales…” (DOF, 2014, p.
105), de lo que desprende que es responsabilidad de los municipios prestar esos
servicios, sujetos a la observancia de leyes tanto federales como estatales
(CONAGUA, 2013a, p. 95).
La Ley de Aguas Nacionales (LAN) establece que la explotación, uso y
aprovechamiento de las aguas nacionales se realizará mediante títulos de
concesión o asignación otorgados por el Ejecutivo Federal a través de la
CONAGUA. De manera similar, para las descargas de aguas residuales es
necesario contar con un permiso de descarga expedido por la CONAGUA
(CONAGUA, 2013a, p. 96). A nivel estatal, la Ley de Aguas para el Estado de
México le atribuye a la CAEM (Comisión de Aguas del Estado de México) la función
de prestar asistencia a los municipios para el tratamiento de aguas residuales y su
reúso mediante la firma de contratos o convenios (CAEM, 2014).
La CONAGUA ha expedido Normas que establecen las disposiciones,
especificaciones y métodos de prueba que permiten garantizar que los productos y
servicios ofertados por los organismos operadores de agua potable, alcantarillado y
saneamiento, cumplan con el objetivo de aprovechar y preservar el agua en
cantidad y calidad. Dentro de estas normas que involucran la operación y
funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales -PTAR´s- se
incluyen: NOM -003-SEMARNAT-1997, que establece los límites máximos
permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en
servicios al público (DOF, 1998); NOM-001-SEMARNAT-1996, que establece los
límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales en aguas y bienes nacionales (DOF; 1997)y la NOM-004-SEMARNAT-2002, de protección ambiental -lodos y biosólidos- con especificaciones y límites
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máximos permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final
(DOF,2003).
1.5.-Tratamiento de aguas residuales en México y las Plantas de tratamiento Resulta de vital importancia hacer compatibles las actividades humanas con el
cuidado al medio ambiente; sin embargo, a medida que los núcleos de las
poblaciones aumentan se incrementan los problemas ambientales. A nivel municipal
uno de estos problemas es precisamente la contaminación del agua, contaminación
originada por el uso doméstico e industrial. La operación de PTAR´s forma parte
importante en el desarrollo de este cuidado ambiental pero para que estos sistemas
funcionen se requiere de su correcta operación y de un mantenimiento eficiente. De
acuerdo con datos oficiales (CONAGUA, 2013a, p. 86) de las aguas residuales
generadas en centros urbanos anualmente en el país solo reciben tratamiento 99.8
m3/s de los 229.7 m3/s generados, esto es apenas el 43%- (tabla 3). Tabla 3. Descargas municipales de aguas residuales en México, en hm3/año y m3/s, año 2012.
CENTROS URBANOS Descargas municipales miles hm3/ año m3 /s Aguas residuales 7.24 229.7 Se recolectan en alcantarillado 6.63 210.2 Se tratan 3.15 99.8
Tabla 3. Descargas municipales de aguas residuales en México, en hm3/año y m3/s, año 2012 Fuente: http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/SGP-2-14Web.pdf p.86.
En la tabla 4 se registran las estadísticas del número de PTAR´s municipales a nivel
nacional en los años 2011 y 2012, observándose un incremento en su número,
pasando de 2,289 a 2,342, aumentándose en consecuencia la capacidad de
tratamiento (SEMARNAT, 2012, p. 75).
Tabla 4. Estadísticas de PTAR´s municipales en México: número de PTAR´s en operación, capacidad instalada y utilizada en l/s y % de aguas residuales tratadas, años 2011y 2012.
Estadística Número de PTAR´s registradas en operación
Capacidad instalada (l/s)
Capacidad utilizada (l/s)
% de aguas residuales tratadas (1)
Año 2011 2,289 137,082.13 97,640.22 46.5 Año 2012 2,342 140,142.08 99,750.23 47.5
(1) Porcentaje en relación con las aguas residuales recolectadas en alcantarillado del país.
Fuente: SEMARNAT, 2012, p. 75.
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Tabla 5. Número de PTAR´s en operación por regiones hidrológico-administrativas, incluyendo capacidad instalada y caudal tratado en m3/s, año 2012.
No Región hidrológico-administrativa
Número de plantas en operación
Capacidad instalada
(m3 /s)
Caudal tratado (m3/s)
I Península de Baja California 62 9.2 6.4 II Noroeste 101 5.2 3.3 III Pacifico Norte 342 10.1 7.8 IV Balsas 207 9.8 7.3 V Pacifico Sur 87 4.6 3.5 VI Río Bravo 227 33.4 22.1 VII Cuencas Centrales del Norte 138 6.1 4.8
VIII Lerma-Santiago-Pacifico 588 29.7 23
IX Golfo Norte 117 5.7 4.3 X Golfo Centro 145 7.3 5.6 XI Frontera Sur 119 3.7 2.6 XII Península de Yucatán 89 3.1 2 XIII Aguas del Valle de México 120 12.2 7.1
Total nacional 2342 140.1 99.8
Fuente: http://www.conagua.mx.CONAGUA07/Noticias/SGP-2-14Web.pdf p. 87.
De acuerdo con datos del año 2012 las PTAR´s municipales se encuentran
distribuidas en las 13 regiones hidrológico-administrativas, tal y como como se
registra en la tabla 5. En la región XIII, Aguas del Valle de México, existen 120
PTAR´s en operación con una capacidad instalada de 12.2 m3/s y con un caudal
tratado de 7.0 m3/s; una de esas PTAR´s es la PTAR que tiene a su cargo el
Municipio de Nezahualcóyotl (CONAGUA, 2013a, p.87). A fin de cumplir el objetivo
de remoción de contaminantes las PTAR´s desarrollan diversos tipos de
tratamientos, cada uno de ellos con un propósito definido. En la tabla 6 se incluye
un resumen de estos tratamientos y sus propósitos.
Tabla 6. Propósitos de los diferentes tipos de tratamiento en PTAR´s.
Fuente: Elaboración propia.
De las PTAR´s en operación a nivel nacional el 55% del caudal se trata en
instalaciones de lodos activados, estableciéndose este proceso como el más usado
en México -esto debido a que este tipo de tratamiento resulta ser adecuado para el
TIPO DE TRATAMIENTO PROPOSITO
Primario. Ajustar pH, remover material orgánico e inorgánico en suspensión. Secundario. Remover material orgánico coloidal y disuelto. Terciario. Remover materiales disueltos, gases, sustancias orgánicas naturales y sintéticas, iones, bacterias y virus.
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tratamiento de descargas de origen municipal-. En la figura 7 se incluye la
distribución porcentual, por flujo tratado, de las diferentes opciones de tratamiento
en México a datos del año 2013.
Figura 7.% de uso, por flujo tratado, de los diferentes procesos utilizados en el tratamiento de aguas residuales municipales en Mexico, datos 2013. Fuente: http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/SGP-2-14Web.pdf
p.88.
1.6.- La PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl, normatividad a cumplir. El Municipio de Nezahualcóyotl
(figura 8) se encuentra ubicado
en la zona oriente del Estado de
México, con una extensión
territorial de 63.44 Km2 (Gobierno
del Estado de México, 2014).
El Municipio de Nezahualcóyotl
tiene a su cargo la operación de
la planta de tratamiento de aguas
residuales Ing. Jorge Ayanegui
Suárez; ubicada en Avenida
Bordo de Xochiaca, esquina Calle
7, Colonia Estado de México (figura 9). Resulta de vital importancia el
aprovechamiento eficiente de la PTAR, haciendo un uso adecuado de su
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infraestructura; sin embargo, el
logro de esta meta no solo
depende del uso y condiciones
de los equipos sino que además
influyen las condiciones de
operación.
El influente que procesa la
PTAR se obtiene directamente
del Canal de aguas negras Rio
Churubusco, el cual transporta
aguas residuales de origen
urbano provenientes del D.F. El reúso que se le da al efluente de la PTAR es para
el riego de áreas verdes del mismo Municipio, usándose para ello una red de
tuberías de más de 30 km. Para que el efluente obtenido pueda tener el reúso
propuesto se debe cumplir con los límites máximos permisibles de contaminantes,
establecidos en las normas ambientales vigentes, mencionadas ya en la sección 1.4
:NOM-001-SEMARNAT-1996, NOM-003-SEMARNAT-1997 y la NOM-004-
SEMARNAT-2002. Los valores de los límites máximos permisibles para el reuso
propuesto están registrados en la tabla 7.
La PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl tiene el siguiente tren de tratamiento:
•Proceso primario: filtración inicial de las aguas crudas -influente- en rejillas para
eliminar el material flotante y material grueso (que flote o que se encuentre
suspendido en el agua); material que pudiera afectar el desarrollo del proceso de
depuración y a los equipos de la PTAR, sobre todo a las bombas.
•Proceso secundario: proceso de depuración biológica a través de 7 reactores de
forma rectangular usando el proceso de lodos activados.
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Tabla 7. Límites máximos permisibles en mg/l en parámetros de contaminación en aguas residuales tratadas para reuso en riego.
LMP: Límite máximo permisible PM: Promedio mensual SST: Sólidos suspendidos totales NMP: Número más probable
DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno *: Referencia: NOM-003-SEMARNAT-1997 (DOF, 1997). **: Referencia: NOM-001-SEMARNAT-1996 (DOF, 1998).
Fuente: Elaboración propia.
•Sedimentación secundaria: los sólidos más pesados que el agua precipitan,
produciéndose su separación del líquido. En la PTAR se usa un sedimentador de
forma circular.
•Filtración del efluente: se usan filtros de arena y filtros de disco para separar las
partículas en suspensión del agua residual tratada.
• Desinfección: se usa solución de hipoclorito de sodio al 13%, dosificándose al
efluente, buscándose eliminar -o al menos disminuir- la cantidad de
microorganismos presentes.
•Tratamiento de los lodos excedentes del proceso: los lodos son sometidos a un
proceso de digestión aeróbico -reduciendo la presencia de patógenos, eliminando
olores desagradables y reduciendo su potencial de putrefacción-. Se usan 2 tanques
rectangulares y la aireación se realiza por aspas mecánicas. Posteriormente los
lodos pasan a un espesador circular, en donde por gravedad se elimina humedad.
Finalmente, se deshidratan mecánicamente en un filtro prensa. El destino final de
los lodos obtenidos en este tratamiento es su recolección y traslado al relleno
sanitario del mismo Municipio. En las figuras 10 y 11 se muestran los diagramas de
flujo de los trenes de tratamiento de agua y de lodos respectivamente.
PARÁMETRO LMP (PM) PARÁMETRO LMP (PM) Fósforo total (mg/l) 20 ** Arsénico (mg/l) 0.2 **
Grasas y Aceites (mg/l) 15 * Cadmio (mg/l) 0.2 ** DBO5 (mg/l) 30 * Cianuro (mg/l) 2.0 ** SST (mg/l) 30 * Cobre (mg/l) 4.0 **
Temperatura (0C) y pH 40oC y 5 a 10 ** Cromo (mg/l) 1.0 ** Materia flotante Ausente ** Mercurio (mg/l) 0.01 **
Sólidos sedimentables (ml/l)
1 ** Níquel (mg/l) 2 **
Nitrógeno total (mg/l) 40 ** Zinc (mg/l) 10** Plomo (mg/l) 0.5 ** Coliformes
NMP/100ml 1,000 *
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2.- DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA El Municipio de Nezahualcóyotl tiene una población de 1, 110,565 habitantes
(INEGI, 2010, párr. 3), con una problemática ambiental generada por el consumo
de agua potable y la consecuente generación de aguas residuales. Las aguas
residuales que genera el Municipio son desalojadas por el Canal de la Compañía -
ubicado en la zona limítrofe del Municipio con el Municipio de Chimalhuacán-.
Resulta importante destacar que el agua que trata la PTAR no proviene de las
descargas generadas del Municipio sino que proviene de los flujos originados en el
DF en su zona oriente, específicamente del Canal Rio Churubusco.
Administrativa y operacionalmente la PTAR depende del Municipio de
Nezahualcóyotl, detectándose deficiencias internas que influyen directamente en la
operación de la planta, siendo precisamente estas deficiencias el origen de la
presente investigación. A nivel general dentro de estas deficiencias se pueden
incluir las siguientes:
•La última remodelación en la PTAR fue en el año 2009, de ahí a la fecha no se ha
dado algún tipo de mantenimiento preventivo.
•Falta de un programa de mantenimiento preventivo y correctivo, así como de las
fichas técnicas de los equipos y de los manuales de operación y de mantenimiento.
•Deficiencias en los equipos, incluyéndose:
-Descompostura de dos de las tres bombas sumergibles, marca Naboni, con
capacidad de 35 lps y potencia de 10 HP (se usan en el bombeo de agua cruda).
Debido a esto el flujo inicial de tratamiento en la PTAR era de solo 35 lps, cuando
el flujo de diseño es de 100 lps. El hecho de que no se depure la cantidad de agua
de diseño genera dos situaciones: primero, un sobre dimensionamiento en la PTAR
ya que la capacidad de los equipos -reactores, digestores y sedimentador- está
sobrada, elevando los costos de operación sin procesar el flujo de diseño; y
segundo, al depurarse un volumen inferior de agua residual al diseñado provoca
que no se cuente con la suficiente agua residual tratada para cubrir las necesidades
de riego en el Municipio.
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-Descompostura de una de las dos bombas de recirculación de lodos y al ser
precisamente la recirculación de lodos un parámetro importante en el control del
proceso se afectan las condiciones de operación.
-Descompostura del sistema motriz del sedimentador secundario.
•Finalmente, existen deficiencias en la capacidad operativa del personal. De los 31
empleados de la PTAR -10 del área de laboratorio y 21 del área de operación- 21
de ellos tiene como nivel máximo de estudios secundaria -67%- (tabla 8) y del
personal operativo solo 2 de ellos alguna vez han tomado un curso relacionado a la
operación de plantas de tratamiento de aguas residuales. Es recomendable elevar
la capacidad operativa del personal, por lo que se propone la elaboración de un
manual dirigido a los operadores, incluyéndose conocimientos básicos de
problemática del agua, hidrometría, fundamentos de caracterización y tratamiento
de aguas (incluido en el anexo 3 de este trabajo). Se propone la redacción de un
manual básico de operación de las áreas de laboratorio y operativa, además de la
propuesta de un esquema de mantenimiento preventivo y correctivo (incluidos en la
secciones 10,11, y 12 de esta investigación).
Tabla 8. Grado de estudios del personal de la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl.
Grado de estudios del personal de la PTAR Sin estudios Primaria Secundaria Bachillerato TSU Licenciatura
1 10 10 7 2 1
Fuente: Elaboración propia.
En lo que respecta al influente no existen problemas de flujo de alimentación y las
afectaciones por lluvias, aunque existen, son mínimas. Si bien es cierto que los
equipos de tratamiento están a cielo abierto en caso de lluvias se puede controlar
adecuadamente las condiciones del proceso. Con relación a la determinación de la
eficiencia del proceso esta se definió de dos formas: la primera en función al caudal
tratado y la segunda cómo % de remoción de contaminantes del efluente en
comparación con el influente.
2.1.- Estrategia de Investigación Haciendo uso de los equipos disponibles se realizaron análisis periódicos de las
condiciones del influente y efluente (análisis físico-químicos, evaluando parámetros
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característicos -DBO5, DQO, iones específicos, sólidos suspendidos y
sedimentables-). En el apartado 7.1.2 se muestra un listado de los principales
equipos del laboratorio. Se puso especial atención a la calibración de los aparatos
del laboratorio así como a la recolección de las muestras a fin de que, los primeros
estuvieran debidamente calibrados y las segundas fueran representativas de los
flujos del proceso. Se tomaron muestras simples en los puntos de muestreo en
forma manual siguiéndose los lineamientos de la NOM-AA-003-1980 -que define los
lineamientos generales y recomendaciones para muestrear las descargas de aguas
residuales-. En el apartado 7.1.3 se muestra el listado de los puntos de muestreo.
Se utilizaron los análisis periódicos para que a través de su interpretación se
pudieran generar propuestas de mejora en las condiciones de operación y a través
de estas mejoras se aumentara la eficiencia en la PTAR. La evaluación de la
eficiencia de la PTAR se realizó de dos formas: determinando el porcentaje de
remoción de los contaminantes en el efluente -en comparación al influente- y a
través del flujo de agua residual tratada. Para las determinaciones de iones
específicos y DQO se usaron espectrofotómetros marca HANNA Instrument,
permitiendo lecturas rápidas. La determinación de DBO5 se realizó empleando un
respirómetro marca HACH Bodterk. Para realizar las pruebas de sedimentación se
utilizaron muestras de licor mezclado de los reactores, influente y efluente.
Adicionalmente, se elaboró un esquema de mantenimiento y un manual básico de
operación - incluyéndose un manual de capacitación para los operadores-
buscándose mejorar la eficiencia del personal.
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3.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
3.1.- Objetivo general Desarrollar una estrategia para la optimización en la PTAR con la intención de
generar un efluente que cumpla los requisitos de calidad ambiental vigentes,
aprovechando la capacidad real de tratamiento empleando los recursos humanos y
materiales disponibles.
3.2.- Objetivos específicos 1.-Verificar en campo que las condiciones de diseño de la PTAR se estén o no
aplicando actualmente.
2.-Elaborar el diagnostico técnico y operativo de los principales equipos de la PTAR.
3.-Planear una estructura de eficientización de los equipos de la PTAR, incluyendo
condiciones de operación.
3.-Evaluar las condiciones de operación que se logren a partir de la implementación
de la propuesta de mejora.
4.-Elaborar un manual básico de operación para el personal de la PTAR, buscando
elevar su capacidad operativa.
5.-Desarrollar un esquema de mantenimiento -correctivo y preventivo- de los
equipos en la PTAR.
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4.- JUSTIFICACIÓN
4.1.- Conciencia del problema hídrico, caso PTAR Nezahualcóyotl En la sociedad actual son muy pocas las personas que tienen plena conciencia del
uso del agua en sus actividades diarias y del destino que esta tiene. Se asume la
idea errónea de que el agua es un recurso “inagotable” y que el uso de la red
sanitaria elimina “mágicamente” el agua ya utilizada. Es innegable la importancia
que tiene el agua, pero no debe de olvidarse que sin un saneamiento adecuado las
condiciones de salud en las comunidades se verían afectadas. Esto es fácil de
confirmar con base en observaciones en hospitales de personas enfermas por la
mala calidad del agua, con patologías originadas por el consumo de agua con
características de no potabilidad y por el manejo inadecuado de aguas sanitarias
(Haro, Nubes & Calderón, 2012).
Con base en lo anterior resulta de vital importancia aprovechar al máximo la
operación de la PTAR que actualmente tiene a su cargo el Municipio de
Nezahualcóyotl. Esto se logrará trabajando de acuerdo con las condiciones de
diseño y con un funcionamiento óptimo de los equipos disponibles, sin olvidar el
factor humano que aportan los operadores, buscando elevar su capacidad
operativa. Desde el punto de vista académico y metodológico la importancia de esta
investigación radica en que, aunque la PTAR en estudio es relativamente pequeña,
los resultados obtenidos podrán relacionarse con PTAR´s de mayor tamaño a fin de
generar una pauta a seguir para mejorar los procesos de depuración.
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5.- HIPÓTESIS Las modificaciones de las condiciones actuales en la operación de la PTAR, a
condiciones más cercanas a las de diseño, llevarán a un mejor resultado del
efluente, tanto a nivel de cantidad como de calidad.
El desarrollo e implementación de los manuales básicos en las áreas de laboratorio
y de operación, así como el esquema de mantenimiento, asegurará el óptimo
funcionamiento de la PTAR, aumentando la capacidad operativa del personal.
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6.- MARCO CONCEPTUAL 6.1.-Marco histórico de las aguas residuales
Los seres humanos han almacenado y
distribuido el agua durante siglos, en la
época en que el hombre era cazador y
recolector el agua utilizada para beber era
agua del río y cuando se generaban
asentamientos humanos estos siempre se
ubicaban cerca de lagos o ríos. En Persia
la gente buscaba recursos subterráneos y
el agua pasaba por los agujeros de las
rocas a los pozos. Alrededor del año 3,000 AC en la ciudad de Mohenjo-Daro,
Pakistán, se utilizaban grandes instalaciones de suministro de agua existiendo
servicios de baños públicos con instalaciones de agua caliente (fotografía 1).
Los griegos fueron de los primeros en tener interés en la
calidad del agua y utilizaban embalses de aireación para
la purificación del agua (LENNTECH, 2014a). Los
romanos fueron los mayores arquitectos en
construcciones de redes de distribución de agua que
han existido a lo largo de la historia, un ejemplo de esto
son los acueductos -a través de los cuales el agua era
transportada a grandes distancias- (fotografía 2).
Desde el año 500 al 1,500 D.C. hubo poco desarrollo de los sistemas de tratamiento
de agua. El primer sistema de suministro de agua potable a una ciudad completa
fue construido en Paisley, Escocia, alrededor del año 1804 por John Gibb y tres
años después se comenzó a transportar agua filtrada a la Ciudad de Glasgow
(LENNTECH, 2014a). Se aceptó que la salud pública podía salir beneficiada si se
eliminaban los desechos humanos a través de los desagües para conseguir su
rápida desaparición. A comienzos del siglo XX algunas ciudades e industrias
empezaron a reconocer que el vertido directo de desechos en los ríos provocaba
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problemas sanitarios, esto llevó a la construcción de instalaciones de depuración o
tratamiento; se introdujo la fosa séptica como mecanismo para el tratamiento de las
aguas residuales domésticas, tanto en las áreas suburbanas como en las rurales.
Durante la segunda década del siglo XX el proceso de lodos activados -desarrollado
en Gran Bretaña por Arden y Lockett en 1914- supuso una mejora significativa, por
lo que empezó a emplearse en muchas localidades de ese país y de todo el mundo
(CENTA, 2008, p.36).
6.2.- Las aguas residuales: origen, clasificación y caracterización Las fuentes de aguas residuales son aguas domésticas o urbanas, aguas residuales
industriales, aguas de usos agrícolas y aguas pluviales. Se consideran aguas
residuales urbanas a los líquidos que han sido utilizados en las actividades diarias
de una ciudad (actividades domésticas, comerciales, industriales y de servicios).
Comúnmente las aguas residuales suelen clasificarse como municipales o
industriales; las aguas residuales municipales son los residuos líquidos
transportados por el alcantarillado de una ciudad o población y tratados en una
planta de tratamiento municipal y las aguas residuales industriales son las aguas
residuales provenientes de las descargas de las Industrias.
Otra forma de denominar a las aguas residuales es con base en su contenido de
contaminantes (CESPT, 2009, párr. 1):
•Aguas negras: son las aguas residuales provenientes de inodoros, es decir
aquellas que transportan excrementos humanos y orina, ricas en sólidos
suspendidos, nitrógeno y coliformes fecales.
•Aguas grises: son las aguas residuales provenientes de tinas, duchas, lavamanos
y lavadoras, que aportan sólidos suspendidos, fosfatos, grasas y coliformes fecales,
esto es aguas residuales domésticas, excluyendo las de los inodoros.
•Aguas negras industriales: son la mezcla de las aguas negras de una industria en
combinación con las aguas residuales de sus descargas. Los contaminantes
provenientes de la descarga están en función del proceso industrial y tienen la
mayoría de ellos efectos nocivos a la salud si no existe un control de la descarga.
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La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones físicas,
químicas y biológicas; las mediciones más comunes incluyen la determinación del
contenido en sólidos, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), la demanda
química de oxígeno (DQO) y el pH. Los residuos sólidos comprenden los sólidos
disueltos y en suspensión. Los sólidos disueltos son productos capaces de
atravesar un papel de filtro y los suspendidos son los que no pueden hacerlo. Los
sólidos en suspensión se dividen a su vez en depositables y no depositables,
dependiendo del número de miligramos de sólido que se depositan a partir de 1 litro
de agua residual en una hora. Todos estos sólidos pueden dividirse en volátiles y
fijos, siendo los volátiles por lo general productos orgánicos y los fijos materia
inorgánica o mineral (Vázquez, 2004).
La concentración de materia orgánica se mide con los análisis de DBO5 y DQO. Se
considera a la DBO5 como la cantidad de oxígeno empleado por los
microorganismos a lo largo de un periodo de cinco días para descomponer la
materia orgánica de las aguas residuales a una temperatura de 20 °C. De modo
similar la DQO es la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica
por medio de bicromato en una solución ácida y convertirla en dióxido de carbono y
agua. El valor de la DQO es siempre superior al de la DBO5 debido a que muchas
sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente pero no biológicamente. La
DBO5 suele emplearse para comprobar la carga orgánica de las aguas residuales
municipales, tanto en aguas residuales tratadas y sin tratar. La DQO se usa para
comprobar la carga orgánica de aguas residuales que, o no son biodegradables o
contienen compuestos que inhiben la actividad de los microorganismos. El pH mide
la acidez de una muestra de aguas residuales.
El contenido típico en materia orgánica de las aguas residuales municipales es un
50% de carbohidratos, un 40% de proteínas y un 10% de grasas con un pH entre
6.5 a 8.0 (Vázquez, 2004). La composición típica de las descargas residenciales
urbanas se muestra en la tabla 9, clasificándose en tres tipos de contaminación:
fuerte, media y ligera.
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Tabla 9. Composición típica de las aguas residuales urbanas, en mg/l -a menos que se señale lo contrario-.
Parámetro Contaminación Fuerte
Contaminación Media
Contaminación Ligera
Sólidos en suspensión volátiles (mg/l) 400 250 70 Sólidos en suspensión fijos (mg/l) 100 50 30 Sólidos sedimentables (ml/l) 250 180 40 Sólidos sedimentables volátiles (mg/l) 100 72 16 Sólidos sedimentables fijos (mg/l) 150 108 24 Sólidos disueltos (mg/l) 500 200 100 Sólidos disueltos volátiles (mg/l) 300 100 50 Sólidos disueltos fijos (mg/l) 200 100 50 DBO5 (mg/l) 300 200 100 DQO (mg/l) 800 450 160 Oxígeno disuelto (mg/l) 0 0.1 0.02 Nitrógeno total (mg/l) 86 50 25 Nitrógeno orgánico (mg/l) 35 20 10 Amoniaco libre (mg/l) 50 30 15 Nitritos (mg/l) 0.1 0.05 0 Nitratos (mg/l) 0.4 0.2 0.1 Fósforo total (mg/l) 17 7 2 Cloruros (mg/l) 175 100 15 pH 3.9 6.9 6.9 COT Carbono orgánico total (mg/l) 15 8 4 Carbono orgánico (mg/l) 5 3 1 Alcalinidad como Carbonato (mg/l) 200 100 50
Fuente: Hernández Muñoz, Hernández Lehmann & Galán, 2009.
Un área metropolitana estándar vierte un volumen de agua residual entre el 60 y el
80% de sus requerimientos diarios totales, el resto se usa para lavar coches y regar
jardines. Las aguas residuales son conducidas a una PTAR, en donde se realiza la
remoción de los contaminantes a través de métodos biológicos o físico-químicos.
La salida (efluente) del sistema de tratamiento es conocida como aguas residuales
tratadas (CESPT, 2009). En la figura 12 se muestra una PTAR típica, incluyéndose
las diferentes opciones de tratamiento.
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Figura 12. Esquema de una planta de tratamiento de aguas residuales típica. Fuente: Chilan, 2002, diapositiva 23.
6.3.- Instalaciones y procesos en las PTAR´s Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales urbanas constan de tres
elementos principales: recogida y conducción de las aguas residuales hasta la
PTAR, tratamiento de las aguas residuales y la evacuación de los productos
resultantes del tratamiento -efluente y lodos-. En la PTAR de distinguen 2 líneas de
flujo: la de agua y la de lodos o fangos. La línea de agua incluye los procesos de
reducción de contaminantes, mientras que la de lodos incluye el manejo de los lodos
producidos. Estas líneas de flujo están representadas en la figura 13.
Figura 13. Líneas de agua y fangos en una PTAR. Fuente: WIKIBOOKS, Ingeniería de aguas residuales industriales, 2014, p.19.
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En la figura 14 se muestran los distintos tratamientos en las aguas residuales
urbanas, ordenados secuencialmente de izquierda a derecha.
Figura 14. Tratamientos de aguas residuales urbanas. Fuente: CENTA, 2008, p. 27.
El pretratamiento incluye: el desbaste -eliminación de sólidos pequeños y medianos
usando rejas-, el tamizado -reducción de sólidos en suspensión empleando ranuras
de paso, el desarenado -usando canales desarenadores- y el desengrasado -
empleando equipos estáticos o aireados- (CENTA, 2008).
En el tratamiento primario la sedimentación o decantación primaria elimina la mayor
parte posible de sólidos sedimentables, bajo la acción exclusiva de la gravedad. En
el caso de los tratamiento físico-químicos se agregan reactivos químicos
incrementando la reducción de los sólidos en suspensión y coloidales, al
incrementarse el tamaño y densidad de los mismos mediante procesos de
coagulación-floculación.
Los tratamientos secundarios son procesos que incluyen tratamientos biológicos
con sedimentación secundaria u otro proceso en el que se consiga la eliminación
de la materia orgánica.
Los tratamientos terciarios permiten obtener efluentes finales de mejor calidad para
que puedan ser vertidos en zonas donde los requisitos son más exigentes o bien
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para ser reutilizados. En la desinfección de los efluentes de las aguas residuales el
cloro ha sido y continua siendo el desinfectante típico en el campo de las aguas
residuales (CENTA, 2008).
Con relación a la línea de lodos, en la figura 15 se mencionan sus principales
procesos. El objetivo del tratamiento de lodos es reducir la presencia de patógenos,
eliminar los olores desagradables y reducir su potencial de putrefacción. Los lodos
deshidratados presentan un 20 a 25% de materia seca. En el caso de la PTAR de
Nezahualcóyotl los lodos son trasladados y depositados al relleno sanitario del
mismo Municipio.
Figura 15. Tratamientos en la línea de lodos en PTAR´s. Fuente: CENTA, 2008, p.40.
6.4.- Las alternativas aeróbicas y anaeróbicas en los tratamientos secundarios La remoción de materia orgánica constituye uno de los objetivos del tratamiento de
las aguas residuales, utilizándose en la mayoría de los casos procesos biológicos
aeróbicos y/o anaeróbicos. En el tratamiento aeróbico se llevan a cabo procesos
catabólicos oxidativos que requieren la presencia de un oxidante (oxígeno) en la
materia orgánica y al normalmente no estar presente en las aguas residuales
requiere ser introducido artificialmente. La forma más conveniente de introducir un
oxidante es por la disolución del oxígeno de la atmósfera, utilizando la aireación
mecánica. La mayor parte de la DQO de la materia orgánica es convertida en lodo,
que cuenta con un alto contenido de material vivo que debe ser estabilizado.
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La digestión anaerobia es un proceso de transformación y no de destrucción de la
materia orgánica. No habiendo presencia de un oxidante en el proceso la capacidad
de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el
metano producido. En vista de que no hay oxidación se tiene que la DQO teórica
del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90
a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo -3 a 10%-(IBASA, 2014).
En la figura 16 se representan esquemáticamente ambos procesos. La PTAR del
Municipio de Nezahualcóyotl desarrolla 2 tipos de procesos biológicos aeróbicos:
lodos activados para la depuración del agua residual y la digestión de los lodos
obtenidos en el proceso.
6.5.-El proceso de lodos activados La depuración biológica por lodos activos es un proceso biológico empleado en el
tratamiento de aguas residuales convencional, consiste en el desarrollo de un cultivo
bacteriano disperso en forma de flóculo en un depósito agitado, aireado y
alimentado con el agua residual, que es capaz de metabolizar como nutrientes los
contaminantes biológicos presentes en el agua. La agitación evita sedimentos y
homogeniza la mezcla de los flóculos bacterianos con el agua residual. La aireación
requerida tiene por objeto suministrar el oxígeno necesario tanto para las bacterias
como para el resto de los microorganismos aerobios.
El proceso biológico se realiza con la ayuda de microorganismos -
fundamentalmente bacterias-, que en condiciones aeróbicas actúan sobre la
materia orgánica presente en las aguas residuales. Una parte de la materia orgánica
se oxida por la flora bacteriana, que obtiene de esta forma la energía necesaria para
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el mantenimiento celular. De forma simultánea otra fracción de materia orgánica se
convierte en nuevo tejido celular -síntesis celular- empleándose para ello la energía
liberada en la fase de oxidación, generándose CO2, H2O, NH3, energía y más
microrganismos. Finalmente, cuando se consume la materia orgánica disponible las
nuevas células empiezan a construir su propio tejido celular con el fin de obtener
energía para su mantenimiento -proceso conocido como respiración endógena- ,
generándose O2, H2O, NH3 y energía. El aporte de oxígeno para el mantenimiento
de las 3 reacciones -oxidación, síntesis y respiración endógena- se efectúa
introduciendo generalmente aire en los recipientes, conocidos con el nombre de
reactores biológicos o simplemente reactores.
Las nuevas bacterias que van apareciendo en los reactores, como consecuencia de
las reacciones de síntesis, tienden a unirse -floculación- formando agregados de
mayor densidad que el líquido circundante y en cuya superficie se van adsorbiendo
la materia en forma coloidal. Para la separación de estos agregados -conocidos como fangos o lodos- el contenido de los reactores biológicos -licor mezclado- se
conduce a una etapa posterior de sedimentación -conocida como sedimentación o
clarificación secundaria-, donde se consigue la separación de los lodos de los
efluentes por la acción de la gravedad. De los lodos decantados una fracción se
purga como lodos en exceso, mientras que otra porción se recircula al reactor
biológico para mantener en él una concentración determinada de microorganismos.
La tecnología de lodos activados, en sus distintas modalidades -convencional,
contacto-estabilización y aireación prolongada- es la más ampliamente aplicada a
nivel mundial para el tratamiento de aguas residuales urbanas (CENTA, 2008).
6.6.-El proceso de lodos activados en México En México están instaladas 698 PTAR´s que usan el proceso de lodos activados
(29.8% del número total), con una capacidad instalada de 80,955.0 lps (57.77% del
total nacional) y una capacidad en operación de 55,280.2 lps -55.42% del caudal
total tratado- (SEMARNAT, 2012, p. 88).
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Una PTAR que desarrolla el proceso de lodos activados tiene el esquema de
tratamiento descrito en la figura 17, incluyéndose, dependiendo de las
características del influente, el pretratamiento y tratamientos primario, secundario y
el terciario.
Figura 17. Esquema típico general de una PTAR de lodos activados con recirculación. Fuente: SEMARNAT, 2012, p. 254.
Actualmente está en construcción en el Municipio de Atotonilco de Tula, Hidalgo,
una PTAR que tendrá una capacidad operativa de 23 m3/s mediante el proceso
convencional de lodos activados, alimentándose de las aguas negras del Valle de
México (Martínez, 2011, párr. 1). En la figura 18 se incluye una vista aérea del sitio
donde se construye esta planta de tratamiento.
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Figura 18. Vista aérea de las 158 hectáreas donde se construye la PTAR Atotonilco, Hidalgo. Fuente: Martínez, 2010, párr. 13 Fuente: Martínez, 2010, párr. 13
6.7.- El proceso de lodos activados a nivel mundial La tecnología de lodos activados es una de las más difundidas a nivel mundial para
el tratamiento de efluentes industriales y municipales, como algunos ejemplos
emblemáticos de este tipo de plantas se pueden mencionar (SINIA, 2012, p.2):
•Southside Wastewater Treatment Plant, Dallas, Texas, Estados Unidos de
Norteamérica; esta PTAR fue construida en 1955 con una capacidad inicial de 3
MGD de agua tratada (millones de galones por día), actualmente procesa 16 MGD.
•Luggage Point Wastewater Treatment Plant in Brisbane -Australia- con una
capacidad de tratamiento de 18 MGD.
6.8.- El proceso de lodos activados en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl El tratamiento biológico de la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl es un proceso
de lodos activados de tipo aeróbico. El tratamiento general de esta PTAR en
particular está formado por dos etapas:
•1.-Un tratamiento aeróbico de las aguas residuales con un cultivo aeróbico de
microorganismos en suspensión que oxidan la materia orgánica.
•2.-Un conjunto de procesos de degradación biológica -oxidación de la materia
orgánica disuelta- y biosíntesis -producción de nueva biomasa celular- cuya
finalidad es la producción de un clarificado -agua sin materia orgánica en
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suspensión- con bajos niveles de DBO5, sólidos suspendidos totales (SST) y
turbiedad.
Posteriormente el efluente resultado del tratamiento de lodos activados pasa al
clarificador -o sedimentador secundario-. Se genera como resultado un efluente
clarificado con bajo contenido en sólidos que posteriormente se someterá a un
proceso de cloración y filtración. En el sedimentador se generan además, separados
del volumen principal, dos flujos: uno de purga y otro de recirculación. En la figura
19 se visualiza el esquema del proceso y en las tabla 10 se especifican sus
principales flujos y su nomenclatura.
Tabla 10. Principales flujos en la PTAR en mg/l y su nomenclatura.
CONCENTRACIÓN NOMENCLATURA UNIDAD Materia orgánica del influente So mg/l Sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado (SSVLM) Xv mg/l Sólidos suspendidos en el licor mezclado (SSLM) Xs mg/l Materia orgánica del efluente medida como SSV Xe mg/l Materia orgánica en lodo recirculado medida como SSV Xr mg/l Sólidos totales en el licor mezclado X mg/l Entrada de agua cruda Qo m3/d Lodos en recirculación Qr m3/d Efluente Qe Qe Lodos de desecho Qw m3/d Oxígeno O2 m3/d
SSV: Sólidos suspendidos volátiles. V: Volumen del reactor.
Fuente: Elaboración propia.
PRETRATAMIENTO SEDIMENTADOR LODOS ACTIVADOS
X, Xs, Xv, V
Qo, So
Qe, Xe
Aire (O2)
Qr, Xr Qw, Xr Figura 19. Diagrama de flujo simplificado del proceso de lodos activados en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl,
incluyéndose flujos y concentraciones principales. Fuente: Elaboración propia.
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6.9.- Eficiencia en los sistemas de tratamiento de aguas residuales Los sistemas de tratamiento tienen valores característicos de eficiencia promedio -
con relación a la remoción de contaminantes-, estos datos están registrados en la
tabla 11.
Tabla 11. Rendimientos en % de remoción de los diferentes tipos de tratamiento en PTAR´s.
TRATAMIENTO % DE REMOCIÓN
Sólidos en suspensión DBO5 Coliformes Pretratamiento 5-15 05-10 oct-25
Primario 40-70 25-40 25-70 Secundario 80-90 80-95 90-98
Terciario 90-95 95-98 98-99
Fuente: CENTA, 2008, p.39.
Específicamente el proceso de lodos activados manejado eficientemente desarrolla
los valores de eficiencia indicados en la tabla 12 (SINIA, 2012).
Tabla 12. % de eficiencia como remoción de contaminantes en el proceso de lodos activados.
PARÁMETRO % DE EFICIENCIA DBO5 90-95 SST 85-95
Nitrógeno total 15-30 Fósforo 10-25
Coliformes 60-90
Fuente: SINIA, 2012, p.3.
6.10.- Ventajas y desventajas del proceso de lodos activados El proceso de lodos activados tiene ventajas y desventajas, en la tabla 13 se
registran las principales. Partiendo del conocimiento de estos factores es posible
definir y establecer cuáles son los elementos que influyen más en el buen
funcionamiento de una PTAR en este tipo de proceso.
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Tabla 13. Ventajas y desventajas en el proceso de lodos activados.
Fuente: SINIA, 2012, p.3.
6.11.- Medidas de control del proceso de lodos activados. El objetivo principal en la operación de cualquier PTAR es mantener a un nivel
adecuado los parámetros de control requeridos en el efluente para cumplir la
normatividad vigente. Para mantener estos niveles y tener una operación efectiva
se deben de procurar, por lo menos, alguna de las siguientes medidas (SEMARNAT,
2007, p. 36): mantener un adecuado número de microorganismos, suministrar el
aire adecuado al tanque de aireación o tratar de no operar la unidad con más carga
orgánica de la considerada en su diseño.
El control del proceso es muy importante para facilitar el manejo adecuado del lodo
producido ya que para establecer un balance efectivo de microorganismos -
biomasa- se podrán hacer cambios en los lodos de retorno (Qr) y/o en los lodos de
desecho (Qw). Para el control del proceso, y saber el tipo de cambios que deben
realizar, se pueden usar uno o más de los siguientes métodos de control
(Torrescano, 2009):
1.-Sólidos constantes.
2.-Relación alimento/microorganismos -F/M-.
3.-Tiempo medio de retención celular -TMRC-.
4.-Prueba de sedimentalidad.
VENTAJAS Alta eficiencia de remoción de carga orgánica comparado con otros procesos. Minimización de olores y ausencia de insectos. Posibilidad de controlar la energía consumida por variaciones de carga orgánica. Puede no incluir sedimentación primaria. Generación de lodos secundarios estabilizados, facilitando su tratamiento. Flexibilidad de operación.
DESVENTAJAS. Dependencia de la temperatura del influente. Riesgo de taponamiento durante los ciclos de operación. Dependencia de las condiciones de pH y de la presencia de elementos tóxicos en el influente. Altos costos de operación, debidos a los procesos de aireación requeridos. Bajo abatimiento bacteriológico.
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A fin de obtener la información para controlar el proceso es necesario realizar los
siguientes análisis y pruebas a los flujos de tratamiento (SEMARNAT, 2007, p. 35):
•DBO5 y DQO.
•SST y SSV.
•Prueba de sedimentación de lodos.
•Observación física del manto de lodos (sólidos sedimentables).
•Oxígeno disuelto (OD).
Los principales factores que afectan la operación de lodos activados son
(Torrescano, 2009):
1.-Concentración del agua residual tratada, lo que define la materia orgánica
contenida que actuará como fuente de alimento de los microorganismos.
2.-Nutrientes, normalmente están presentes en cantidades suficientes en las aguas
residuales de origen municipal (nitrógeno y fósforo).
3.-Tiempo de retención, es el tiempo que las bacterias están en contacto con el agua
residual, es un factor importante tanto para el diseño como para la operación de la
PTAR.
4.-El pH debe mantenerse en un rango apropiado en el reactor biológico para que
el sistema funciones correctamente. Las bacterias pueden sobrevivir en el proceso
de lodos activados en un rango de pH de 6.5 a 8.
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7.- MATERIALES, EQUIPOS Y MÉTODOS El proceso de desarrollo de la estrategia para la optimización de las condiciones de
operación de la PTAR se dividió en 6 etapas. La primera etapa consistió en definir
claramente los materiales y equipos disponibles, así como los puntos de muestreo.
En la segunda etapa se incluyó la metodología para obtener las variables del
proceso. En la tercera etapa se desarrolló la metodología para la realización de los
análisis físico-químicos de muestras. En la cuarta etapa se explica la metodología
para la recopilación, interpretación y análisis de la información obtenida. En la quinta
etapa se incluyó la metodología para el control del proceso. Finalmente, en la última
parte se desarrolló la metodología encaminada a la elaboración del manual básico
de operación y del esquema de mantenimiento de la PTAR.
7.1.- Materiales y equipos
7.1.1.- Equipos en la PTAR •Cárcamo de agua cruda alimentado por gravedad con 3 bombas sumergibles,
marca Naboni con capacidad de 35 lps y potencia de 10 HP.
•Compuerta tipo Miller de 24 pulgadas para el control de gasto de entrada.
•Canal Parshall de acero inoxidable de placa de ¼ de pulgada con 9 pulgadas de
ancho con capacidad para medir flujos de 2.6 a 256 lps.
•Sensor de flujo marca GLI tipo ultrasónico y análogo.
•Sensor para medición de oxígeno disuelto marca Hatch galvánico con rango de
medición de 0-40 ppm.
•Difusores de burbuja media K04 AIR FLEX CAP AFH colocados dentro de los
reactores biológicos, 1114 piezas con flujo de diseño de 5 a 26 m3/hr.
•3 sopladores centrífugos marca Houston con capacidad de hasta 3007 m3/hr y
potencia de 100 HP cada uno de ellos.
•7 reactores biológicos de concreto armado, cada uno con dimensiones de
7.9X8.0X4.0 m, con un volumen individual de 252.8 m3 sumando un volumen total
de 1,769.6 m3.
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•Un sedimentador secundario de forma circular con 22 m de diámetro con una carga
hidráulica de diseño de 22.7 m/día y 3 m de alto.
•2 digestores de lodos en forma rectangular de 4.7X 9.0 m.
•Un espesador de lodos de 6 m de diámetro y 3.7 m de alto.
•4 filtros de anillo o disco marca Galaxi y 14 filtros de arena marca AGF.
•Un filtro prensa tipo banda para la deshidratación de los lodos.
•Una bomba marca ITT Goolds de 4 HP con un flujo de hasta 3.5 m3/hr para el
bombeo de lodos espesados hacia el filtro prensa.
•3 bombas en el área de filtros Marca WDM 30 HP con capacidad de 35 lps cada
una (bombas centrifugas horizontales).
•Un sistema de aireación superficial formado por 2 piezas en los digestores de lodos
marca SETAR con capacidad de 13.50 Kg/O2/hr con diámetro de 1.25 m con un
motor eléctrico de 25 HP.
•2 bombas marca MOYNO para el traslado de los lodos digeridos al espesador de
2 HP cada una.
•Una bomba dosificadora del poli-electrolito de 0.5 HP marca Gudfos.
•2 bombas dosificadoras de hipoclorito marca Wallace & Tirnan con capacidad
máxima de 5 GPH con ¼ HP.
•Un sistema motriz del clarificador marca RAISA con velocidad de salida de 11.25
rpm y potencia de 1.5 HP.
•3 bombas centrifugas horizontales de 25 HP para el traslado del agua residual
tratada.
•Cárcamo de recirculación de lodos con 3 bombas marca Nabohi de 5 HP con
capacidad de 20 lps.
En la figura 20 se anexa el croquis de la PTAR, incluyéndose en la tabla 14 el listado
de sus principales equipos.
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Figura 20. Croquis de la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl. Fuente: ODAPAS Neza
Tabla 14. Listado de los equipos principales en la PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl.
EQUIPOS PRINCIPALES EN LA PTAR 1.- Entrada de aguas negras. 8.- Filtros de arena, 14 unidades. 2.- Cárcamo de agua cruda. 9.- Almacenamiento de agua tratada (1560 m3). 3.- Reactores biológicos, 7 unidades. 10.- Salida a red de agua tratada. 4.- Caseta de sopladores, 3 unidades. 11.- Cárcamo de recirculación. 5.- Sedimentador. 12.- Digestores de lodos. 6.- Caseta de cloración. 13.- Espesador de lodos. 7.- Filtros de anillos, 4 unidades. 14.- Caseta de deshidratación de lodos.
Fuente: Elaboración propia.
7.1.2.- Equipos principales en el laboratorio •Una mufla eléctrica Termoline Furnace 1300.
•Una balanza analítica de precisión de 0.1 mg.
•Una bomba de vacío.
•Una estufa eléctrica.
•Fotómetros portátiles marca HANNA para determinaciones de pH, temperatura,
conductividad eléctrica, sólidos totales disueltos, cloro libre y cloro residual.
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•Un horno marca Labline para preparación de muestras para determinación de
DBO5.
•Un respirómetro marca HACH Bodterk para determinación de DBO5.
•Fotómetros multiparametricos marca HANNA para determinaciones de iones
específicos.
7.1.3.- Zonas de muestreo Las zonas donde se obtuvieron las muestras en la PTAR fueron las siguientes:
•La muestra de agua cruda se tomó directamente de la alimentación al reactor 1,
después de pasar las rejas de desbaste.
•La muestra de agua residual tratada se obtuvo de una toma de muestreo colocada
en la tubería, justo antes de la salida a red.
•Las muestras de licor mezclado se obtuvieron del interior de cada uno de los 7
reactores biológicos.
•La muestra de agua del sedimentador se tomó directamente del agua clarificada
en el efluente del sedimentador.
•Las muestras de lodo recirculado se obtuvo de la alimentación de lodo recirculado
que entra en el sistema en el reactor 1.
•Las muestras de lodos digeridos se tomaron directamente del interior de cada uno
de los dos digestores.
7.2.- Metodología para obtener los parámetros de proceso
7.2.1.- Proceso de depuración en la PTAR El proceso de depuración en la PTAR inicia con la recepción del agua cruda en un
cárcamo en donde se bombea el agua cruda al reactor 1, iniciando el proceso de
depuración biológica. Posteriormente el efluente tratado pasa al sedimentador para
separar los lodos. Después el agua clarificada es desinfectada y filtrada. El proceso
incluye la línea del tratamiento de lodos: digestión, espesado y deshidratación. El
esquema del diagrama de flujo se incluye en la figura 19, enumerándose los flujos
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principales y concentraciones de control del proceso en las tablas 10 y 11
respectivamente.
7.2.2.- Principales variables de control del proceso La PTAR desarrolla el proceso de depuración con lodos activados convencionales
con flujo hidráulico continuo incluyéndose una recirculación de lodos a los reactores
biológicos. Dentro de las principales variables de control se incluyen: el tiempo de
residencia de sólidos (TRS), el tiempo de residencia hidráulico (TRH) y los sólidos
suspendidos en el licor mezclado (SSLM).
7.2.3.- Clasificación de los parámetros de control Los parámetros de control en el proceso de lodos activados se pueden clasificar en
parámetros de criterio de carga, parámetros internos de proceso y en parámetros
ambientales, describiéndose a continuación.
7.2.3.1.- Parámetros de criterios de carga En estos parámetros incluyen la relación alimento/microorganismos, el tiempo de
retención de sólidos y el tiempo de retención hidráulico. Estos parámetros están
relacionados directamente con las decisiones de control del proceso: regular
adecuadamente el caudal de recirculación y la purga de fangos (Torrescano, 2014).
Los detalles de este control de proceso se incluyen en la sección 7.5 -metodología
para el control de proceso-.
7.2.3.1.1.- Relación alimento/ microorganismos (F/M) El valor de F -food- se medirá en función del DBO5 del influente y M -
microorganismos- se medirá con los sólidos suspendidos volátiles en el licor
mezclado dentro del reactor (Torrescano, 2014). En la sección 11.7 del manual
propuesto del área operativa se detalla la determinación de este parámetro.
7.2.3.1.2.- Tiempo de retención de sólidos (TRS) El TRS es el tiempo en que las bacterias están en contacto con el agua residual
considerando el sistema de lodos activados con recirculación y estableciendo que
solo hay oxidación de materia orgánica en los reactores. En la sección 11.8 del
manual propuesto del área operativa se detalla la determinación de este parámetro.
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7.2.3.1.3.- Tiempo de retención hidráulica (TRH) Se define el TRH como el tiempo que el flujo alimentado en el reactor permanece
en el mismo; estableciendo que la oxidación de la materia orgánica se da
principalmente en el reactor y no en el sedimentador, el cálculo del TRH incluye
únicamente el volumen del reactor. En la sección 11.9 del manual propuesto del
área operativa se detalla la determinación de este parámetro.
7.2.3.2.-Parámetros internos del proceso Son los parámetros que están relacionados directamente con el control del proceso
y que influyen directamente en la efectividad del mismo, entre ellos: oxígeno
disuelto, los sólidos suspendidos y los sólidos suspendidos volátiles en el licor
mezclado.
7.2.3.2.1.-Oxígeno disuelto (OD) Esta determinación se realizó en el licor mezclado de cada uno de los reactores. En
la sección 10.8 de la propuesta del manual del área de laboratorio se incluyen los
detalles de esta determinación.
7.2.3.2.2.- Sólidos suspendidos (SSLM) y sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado (SSVLM) Estas determinaciones se aplicaron a muestras del licor mezclado de los reactores.
El principio de este método es la medición cuantitativa de los sólidos y sales
disueltas, así como la cantidad de materia orgánica contenidos en aguas naturales
y residuales, mediante la evaporación y calcinación de la muestra filtrada o no, en
su caso, a temperaturas específicas, en donde los residuos son pesados y sirven
de base para el cálculo del contenido de estos. Los SSVLM se usan como una
unidad de medida de sólidos biológicos, representan una aproximación de la masa
biológica activa -aunque estrictamente hablando no es una medida exacta ya que
no todo SSV son microorganismos activos- (Zarate, 1993). En la sección 10.7 de la
propuesta del manual del área de laboratorio se incluyen los detalles de estas
determinaciones.
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7.2.3.3.- Parámetros ambientales Son los parámetros que dependen directamente de las condiciones del ambiente
modificando las condiciones y eficiencia del proceso, se incluyen a la temperatura y
el pH.
7.2.3.3.1.- Temperatura Esta determinación se realizó al influente y al efluente. En la sección 10.2 de la
propuesta del manual del área de laboratorio se incluyen los detalles de esta
determinación.
7.2.3.3.2.- pH Esta determinación se realizó al influente y al efluente. Para las mediciones del pH
se usaron equipos marca Hanna debidamente calibrados. En la sección 10.3 de la
propuesta de manual del área de laboratorio se incluyen los detalles de esta
determinación.
7.3.- Metodología en el área del laboratorio Dentro de la metodología en el área de laboratorio se definieron claramente 3
etapas: la metodología de muestreo, la normatividad vigente para cada
determinación y los parámetros evaluados, incluyendo la metodología específica
para cada una de las determinaciones.
7.3.1.- Metodología de muestreo Todos los muestreos que se realizaron se apegaron a la normatividad ambiental
vigente en la materia: la NOM-AA-003-1980 (ITESM, 2003), que define los
lineamientos generales y recomendaciones para muestrear las descargas de aguas
residuales, con el fin de determinar sus características físicas y químicas. Las
muestras recolectadas fueron del tipo simples, es decir muestras individuales,
tomadas en un corto período de forma que el tiempo empleado en su extracción sea
el transcurrido para obtener el volumen necesario. En la sección 7.1.3 ya se
mencionaron los puntos de muestreo.
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7.3.2.- Normatividad vigente para la realización de los análisis físico-químicos en agua residual y agua residual tratada Para realizar los análisis físico-químicos de las muestras de agua residual y de agua
residual tratada las determinaciones deben cumplir con las normas oficiales
mexicanas vigentes en cada parámetro. La tabla 15 incluye el listado de estas
normas. Tabla 15. Normas Oficiales Mexicanas de referencia para determinaciones físico-químicas en aguas
residuales.
Fuente: Elaboración propia.
7.3.3.- Parámetros evaluados En la PTAR, debido a limitaciones de material y equipo, solo se realizaron las
siguientes determinaciones: DBO5, DQO, solidos sedimentables, materia flotante,
cloro residual libre, conductividad, nitrógeno y fósforo total, temperatura, pH,
oxígeno disuelto y sólido y sales disueltas (sólidos totales).
7.3.3.1- Determinación de demanda bioquímica de oxígeno El método consiste en llenar, con una dilución adecuada de la muestra, un frasco
hermético de tamaño especifico e incubarlo a 20 oC durante 5 días. Se determinó
DBO5 en influente y efluente. En la sección 10.4 de la propuesta de manual del área
del laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.2.- Determinación de DQO Se utilizó un espectrofotómetro marca Hach con bloque digestor capaz de alcanzar
y mantener la temperatura a 148oC. Se determinó DQO en influente y efluente. En
PARÁMETRO NOM. DE REFERENCIA PARÁMETRO NOM. DE REFERENCIA Temperatura NMX-AA-007-SCFI-2013. Nitrógeno total NMX-AA-026-SCFI-2010 pH NMX-AA-008-SCFI-2001. Cloro residual libre NMX-AA-108-SCFI-2001 Conductividad NMX-AA-093-SCFI-2000. Oxígeno disuelto NMX-AA-012-SCFI-2001 Nitratos NMX-AA-099-SCFI-2006 DQO NMX-AA-030-SCFI-2001 Nitritos NMX-AA-099-SCFI-2006 DBO5 NMX-AA-028-SCFI-2001 Fósforo total NMX-AA-029-SCFI-2001 Sólidos y sales disueltas NMX-AA-034-SCFI-2001 Cromo Hexavalente NMX-AA-044-SFCI-2001 Sólidos sedimentables MNX-AA-004-SCFI-2013 Cobre NMX-AA-066-SCFI-1981 Material flotante NMX-AA-006-SCFI-2000 Nitrógeno amoniacal NMX-AA-026-SCFI-2010 Cadmio NMX-AA-060-1981 Níquel NMX-AA-026-SCFI-2010 Mercurio NMX-AA-064-1981 Zinc NMX-AA-078-SCFI-1982 Cianuros NMX-AA-058-1SCFI-2001 Cianuros NMX-AA-078-SCFI-2001 Arsénico NMX-AA-046-1981
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la sección 10.5 de la propuesta de manual del área de laboratorio se incluyen los
detalles de esta determinación.
7.3.3.3.- Determinación de sólidos sedimentables. Se entiende como materia sedimentable a la cantidad de sólidos que en un tiempo
determinado se depositan en el fondo de un recipiente en condiciones estáticas. Se
determinaron los sólidos sedimentables en influente y efluente. En la sección 10.9
de la propuesta de manual del área de laboratorio se incluyen los detalles de esta
determinación.
7.3.3.4.- Determinación de material flotante Se determinó la materia flotante en el agua residual y en el agua residual tratada.
El método se basa en la observación de la materia flotante en las muestras de agua
residual mediante la separación de esta en una malla de aproximadamente 3 mm
de abertura. En la sección 10.11 de la propuesta de manual del área de laboratorio
se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.5.- Determinación de cloro residual libre. Se usó un medidor portátil -fotómetro marca Hanna-. Esta determinación se realizó
al agua residual tratada. En la sección 10.10 de la propuesta de manual del área de
laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.6.- Determinación de conductividad Se determinó conductividad electrolítica en muestras de agua residual y agua
residual tratada. En la sección 10.12 de la propuesta de manual del área de
laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.7.- Determinaciones de nitrógeno y fósforo total Estas determinaciones se realizaron al influente y al efluente usándose fotómetros
marca Hanna Instrument. En la sección 10.6 de la propuesta de manual del área de
laboratorio se incluyen los detalles de estas determinaciones.
7.3.3.8.- Determinación de temperatura
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Este parámetro forma parte de los parámetros ambientales mencionados ya en la
sección 7.2.3.3 y en la sección 10.2 de la propuesta de manual del área de
laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.9.- Determinación de pH Este parámetro forma parte de los parámetros ambientales mencionados ya en la
sección 7.2.3.3 y en la sección en la sección 10.3 de la propuesta de manual del
área de laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.10.- Determinación de oxígeno disuelto Este parámetro forma parte de los parámetros internos mencionados ya en la
sección 7.2.3.2 y en la sección 10.8 de la propuesta de manual del área de
laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.3.3.11.- Determinación de sales disueltas (sólidos totales) Este parámetro forma parte de los parámetros internos mencionados ya en la
sección 7.2.3.2 y en la sección 10.7 de la propuesta de manual del área de
laboratorio se incluyen los detalles de esta determinación.
7.4.- Metodología para la recopilación, interpretación y análisis de la información obtenida
7.4.1.-Datos de observaciones de sedimentabilidad de lodos activados Se utilizaron los formatos 1 y 2 para recopilar las observaciones de sedimentación
al momento de realizar la prueba del volumen del lodo sedimentado en el
laboratorio, se usaron probetas de 1 lt, tomándose muestras directamente de los
tanques de oxidación.
REACTOR COLOR
DEL LODO
TAMAÑO DE FLÓCULOS SEDIMENTACIÓN EN ASPECTO DEL SOBRENADANTE
Pequeño Mediano Grande Partículas Lecho Claro Turbio Reactores del 1 al 7
Lodo en recirculación Formato 1. Fuente: Elaboración propia.
REACTOR
ASPECTOS EN LA SUPERFICIE DEL SOBRENADANTE ASPECTO DEL LODO SEDIMENTADO
TIEMPO EN EL QUE EL LODO
SUBE A LA SUPERFICIE EN
LA PROBETA Cúmulos flotando
Ceniza en lodo
Flóculo en alfiler Homogéneo Esponjoso Compacto Con borde
visible
Reactores del 1 al 7 Lodos recirculación
Formato 2. Fuente: Elaboración propia.
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7.4.2.- Datos para la prueba de lodo sedimentado Los detalles de esta determinación se encuentran en la sección 10.9 de la propuesta
del manual del área de laboratorio. Al realizar la prueba del volumen del lodo
sedimentado se llenaron los formatos 3 y 4, vaciando en ellos los datos obtenidos
en la sedimentación observando su variación en función del tiempo.
REACTOR TIEMPO (min)
00 05 10 15 20 25 30 Tanques del 1 al 7 Lodos de recirculación
Formato 3 y Formato 4. Fuente: Elaboración propia.
7.4.3.- Gráfica de volumen sedimentado del lodo contra el tiempo en la prueba de sedimentación Con los datos ya registrados del volumen de sedimentación y tiempos se elaboró
una gráfica global en la que se incluyen los datos de los 7 reactores biológicos. Con
el análisis de esta grafica se realizaron propuestas directamente sobre el proceso
de tratamiento para determinar si el retiro de lodos en el proceso es el indicado, o
si bien es necesario modificarlo, disminuyendo o aumentando el lodo de retiro. En
la tabla 16 se describe un ejemplo con los 3 tipos de sedimentación representativa:
rápida, lenta y adecuada; incluyéndose en la figura 21 la representación gráfica de
estos ejemplos.
REACTOR TIEMPO (min)
40 60 90 120 150 180 240 Tanques del 1 al 7 Lodos de recirculación
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Tabla 16. Ejemplos representativos de los 3 tipos diferentes de sedimentación, en ml/l, reactor de lodos activados.
TIEMPO DE SEDIMENTACIÓN
(min)
EJEMPLOS DE SEDIMENTACIÓN REPRESENTATIVOS (ml/l)
Sedimentación lenta
Sedimentación adecuada
Sedimentación rápida
0 1000 1000 1000 10 900 720 500 20 840 580 320 30 780 440 200 40 720 400 120 60 640 320 100
Fuente: Torrescano, 2009. pp.19. Disponible en:
http://seia.guanajuato.gob.mx/document/AquaForum/AF52/AF5204_ParametrosOperacion.pdf
Figura 21. Grafica representativa de sedimentabilidad en ml/l en el licor mezclado en el proceso de lodos activados. Fuente: Elaboración propia.
Un proceso con una sedimentación adecuada registra en una curva característica:
el valor del volumen de lodo sedimentado después de 30 min se mantiene alrededor
de 480 ml/l, y a los 60 minutos debe estar arriba de los 300 ml/l. Una gráfica por
arriba de la sedimentación adecuada implica que hay una sedimentación muy lenta,
mientras que una gráfica por debajo de la sedimentación adecuada implica una
sedimentación muy rápida (Torrescano, 2009).
7.4.5.- Datos de la prueba de sólidos sedimentables La prueba de sólidos sedimentables -en cono Imhoff- genero datos que se vaciaron
en el formato 5, adicionalmente se incluye el registro de algunos parámetros básicos
en los lodos como temperatura, pH, conductividad y cloro residual libre.
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Muestreo No: ________ Hora y fecha de muestreo: _________________________
SITIO DE MUESTREO
Va (l)
Ts (min)
Vs (ml/l) pH T
( oC) Ce
(µS/ cm) CRL
(mg/l) OBSERVACIONES
Influente 60 Clarificador 60
Efluente 60
Vs: Volumen de sólidos sedimentables. Ts: Tiempo de sedimentación (60 min). Ce: Conductividad eléctrica Va: Volumen de muestra analizada. CRL: Cloro residual libre. T: Temperatura La muestra del clarificador se tomará del efluente del sedimentador.
Formato 5. Fuente. Elaboración propia.
7.4.6.- Registro de datos para el cálculo de sólidos y sales disueltas Para la determinación de sólidos totales, sólidos volátiles totales, sólidos
suspendidos totales y sólidos disueltos totales en los reactores biológicos, en
influente y efluente, se vaciaron los datos correspondientes en el formato 6 para
facilitar los cálculos respectivos. En la sección 10.7 se detallan estos cálculos.
REACTORES PESO DE MUESTRA (mg)
G G1 G2 G3 G4 G5 Reactores 1 al 7 Lodos de recirculación
G, G1, G2, G3 y G4 con referencia a la NOM-AA-034-SCFI-2001. Formato 6. Fuente: Elaboración propia.
7.5.- Metodología para el control del proceso La PTAR desarrolla el proceso de depuración con lodos activados convencionales
con flujo hidráulico continuo, incluyéndose una recirculación de lodos a los reactores
biológicos. El control del proceso involucra la observación de ciertas variables
características, sin olvidar que los procesos de tratamiento biológico involucran un
número de ecuaciones empíricas de parámetros y criterios de operación (Cashion
& Kernath, 1993 y Echeverria & Seco, 1991). En la tabla 17 se resumen valores
sugeridos de estos parámetros de control. Tabla 17. Valores recomendados de parámetros de operación en el sistema de lodos activados en las
unidades indicadas.
PROCESO DE LODOS ACTIVADOS REGIMEN TRS
(Días) Relación F/M
Kg DBO5/Kg SSVLM)
SSLM (mg/l)
TRH (Hr)
Tipo Convencional. Continuo 5-15 0.2- 0.5 1500-3000 04-08
TRS: Tiempo de retención de sólidos (Hr). SSLM: Sólidos suspendidos en el licor mezclado (mg/l). TRH: Tiempo de retención hidráulico (Días). Relación F/M: Relación alimento/microorganismos.
Fuente: Zarate, 1995, p.2. Disponible en: http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020112237/1020112237.PDF
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El objetivo principal, en la operación de la PTAR es mantener a un nivel adecuado
los parámetros requeridos en el efluente del sistema de tratamiento para poder
cumplir con la normalidad vigente. Buscando este objetivo se tienen plenamente
identificados los parámetros de operación en el proceso de lodos activados así
como algunos métodos de control (Vázquez, 2010), explicándose a continuación:
7.5.1.- Control de la relación F/M Para una buena operación de la PTAR se deberá procurar mantener una adecuada
cantidad de alimento con relación a los microorganismos presentes, poco o
demasiado alimento causará problemas en el sedimentador. Los rangos típicos para
el proceso de lodos activados de la relación F/M son de 0.2 a 0.5 y debe de ajustarse
durante la operación. El método de control de la relación F/M es obligatorio para
evaluar el proceso de tratamiento; podría ser el mejor método si la PTAR recibiera
un residuo con variaciones mínimas o predecibles. El control de esta relación
presenta dos casos típicos (Torrescano, 2014):
-Si la relación de F/M obtiene valores menores a 0.2 significaría que hay un exceso
de microorganismos en el tanque (un alto valor de SSVLM), lo que puede deberse
una aireación deficiente, creando condiciones para la aparición de microorganismos
filamentosos produciéndose un lodo difícil de sedimentar. Esta condición nos indica
que el oxígeno disuelto mínimo en el tanque está siendo fácil de mantener y que la
sedimentación es rápida, con alta compactación y un sobrenadante turbio con finas
partículas de materia. Visualmente se vería una densa y algunas veces grasosa
capa de espuma de color canela café cubriendo el tanque de aireación. Para
resolver esto se debe de disminuir la cantidad de SSVLM aumentando el lodo de
desecho.
-En el caso opuesto si el valor de F/M es mayor a 0.5 significaría que no se tienen
suficientes microorganismos en el tanque de oxidación, por lo que no habría
amortiguamiento para recibir cargas repentinas incrementándose el DBO5 en el
efluente final. Esta condición nos indica que el oxígeno disuelto en el aireador es
muy bajo, visualmente se observaría un lodo café y de sedimentación lenta. En este
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caso se debe de aumentar la cantidad de SSVLM, esto se lograra disminuyendo el
lodo de desecho y aumentando la oxigenación en el aireador.
7.5.2.- Control de sedimentación El examen y pruebas de las características de sedimentación en el sedimentador
secundario es el mejor indicador para mostrar que el proceso está trabajando
correctamente. La prueba de sedimentación es un indicador para juzgar la calidad
del lodo, la información de esta prueba advierte la necesidad de hacer cambios en
el sistema. Cuando se hace la prueba de sedimentación se observa el flóculo y la
formación del manto del lodo, de hecho con la experiencia se puede juzgar la calidad
del lodo de acuerdo con los siguientes signos visuales:
a) Flóculo: granular, compacto, esponjoso o ligero.
b) Sedimentación del flóculo: sedimenta individualmente o forma un manto.
c) Manto del lodo:
•Color del lodo: lodo café y sobrenadante oro claro.
•Debe capturar la mayor parte del material al sedimentar.
•Sedimentación ligera.
•Manto rasgado o bien uniforme.
Existe una proporción directa entre los SSLM con la formación y el rompimiento del
floc -flóculos- formados durante el proceso biológico. Cambios en la concentración
de este parámetro pueden mejorar o deteriorar el funcionamiento del sedimentador,
altas concentraciones podrían causar una mayor cantidad de partículas dispersas
en el sedimentador y en el efluente. El funcionamiento del sedimentador es
dependiente de la cantidad de partículas dispersas que entran, un lodo activado
bien preparado podría ser capaz de sedimentar en un sedimentador común, pero
flóculos mal preparados no podrían sedimentar (Tuntoolavest, 1983).
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7.5.3.- Control de la aireación El valor adecuado de OD en los tanques de aireación en una PTAR con el proceso
de lodos activados convencionales se encuentra entre 1.5 a 4 mg/l, un valor optimo
es de 2 mg/l para favorecer el tipo de microorganismos mejores en el proceso de
depuración. Un valor menor a 1 mg/l implicaría que comenzarían a aparecer
organismos filamentosos con consecuencias negativas sobre el proceso: mala
sedimentación en el clarificador, un valor elevado de SSV en el efluente y
generación de sustancias intermedias generando malos olores. Un valor mayor a 4
mg/l implicaría que el movimiento de masa puede romper los flóculos en el reactor,
además de aumentar innecesariamente el consumo energético por el proceso de
aireación en exceso La concentración mínima en los tanques de aireación debe
estar dentro del rango de 1 a 2 mg/l a fin de que los microrganismos puedan
desarrollar su función de depuración (Quiroga, 2014).
7.5.4.- Control de la remoción del lodo en el sedimentador El control del proceso consiste en saber qué hacer y cuando hacerlo, por ejemplo,
si queremos establecer y mantener un balance efectivo de microorganismos se
pueden hacer cambios en el retorno de lodos o en el lodo de desecho (Torrescano,
2004; SEMARNAT, 2007). Este control de proceso se logra regulando
adecuadamente el caudal de recirculación y la purga de fangos. La cantidad de
fangos que hay que mantener en la unidad respecto al caudal entrante para que no
existan grandes variaciones de la concentración de microorganismos dentro del
reactor oscila entre 10 al 30% del flujo de entrada y su concentración es de 3 a 4
veces superior que la que llega al sedimentador; es importante verificar la
profundidad y características del manto de lodos en el sedimentador para verificar
su correcto funcionamiento -ver sección 7.5.2- (Quiroga, 2014).
7.5.5.- Control de sólidos en el proceso Cada PTAR tiene una concentración de sólidos suspendidos volátiles con la que
mejor funciona y esto es cuando el efluente es claro y con bajas cantidades de SSV,
DBO5 y DQO. Para tener el nivel adecuado de sólidos en el sistema se deberá
mantener la cantidad de lodos necesaria por lo que se de conocer la cantidad de
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SSVLM. Se propone contar con un programa de toma de muestras que contemple
el monitoreo de tres o más puntos diferentes, a la misma hora, cada día, en los
reactores biológicos para que las muestras representen todo el licor mezclado del
tanque.
7.5.6.-Control del tiempo de retención de sólidos (TRS). Se deberá determinar el valor del TRS con el que mejor trabaja la PTAR y tratar de
mantener ese valor. Una forma de revisar la efectividad del TRS es probar,
operando diferentes TRS, y revisar la calidad del efluente. Si este resulta de buena
calidad disminuiremos el TRS gradualmente hasta encontrar el más óptimo. Un
corto tiempo de retención no removerá correctamente la DBO y el efluente tendrá
mucha materia orgánica (Zarate, 1995).
7.5.7.-Temperatura y pH Dos factores adicionales a considerar en el control del proceso son la temperatura
y el pH. Se ha comprobado que la velocidad de reacción de los microorganismos
aumenta con la temperatura, doblándose cada 10 oC hasta alcanzar la temperatura
limite. En la práctica el proceso convencional de lodos activados no se ve afectado
en gran medida por la variación de temperatura (Metcalf & Eddy, 1985). En el caso
del pH es un factor clave para el crecimiento de microorganismos, la mayoría de los
microorganismos no tolera niveles por encima de 9.5 o menores a 4, se considera
un rango óptimo en el proceso convencional de lodos activados entre 6.5 a 7.5
(Zarate, 1995).
7.6.- Metodología en la elaboración del esquema de mantenimiento y del manual básico de operación de la PTAR Para la elaboración del esquema de mantenimiento de la PTAR se consultarán las
especificaciones técnicas y recomendaciones de los fabricantes de los equipos para
poder así plantear realmente un esquema efectivo. Con relación al manual básico
de operación, independientemente de la consulta bibliográfica -que aunque es
importante no es suficiente- se consultó directamente a los operadores de la planta,
ya que algunos de ellos por su experiencia han generado conocimientos empíricos
que bien pueden ser aplicados.
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8.- RESULTADOS Se realizaron análisis del influente y efluente obteniéndose los resultados
registrados en la tabla 18 (periodo enero-junio del 2014).
Tabla. 18. Resultados en las unidades indicadas de análisis de influente y efluente
LMP: Límite máximo permisible. T: Temperatura. P: Fósforo. N: Nitrógeno. SST: Sólidos suspendidos totales. DQO: Demanda Química de oxígeno.
DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno. Ce: Conductividad eléctrica. CRL: Cloro residual libre. S. SED: Sólidos sedimentables.
NE: No establecido. *: Referencia: NOM-003-SEMARNAT-1997 (DOF, 1997). **: Referencia: NOM-001-SEMARNAT-1996 (DOF, 1998). Fuente: Elaboración propia.
8.1.- Diagnostico técnico y operativo de la PTAR Operacionalmente hablando el flujo de influente no es problema para el
abastecimiento en la PTAR ya que al alimentarse directamente del Canal Rio
Churubusco se tiene garantizado el abastecimiento. De acuerdo con los resultados
obtenidos y relacionándolos a la tabla 9 se puede establecer que el influente de la
PTAR alcanza la categoría de contaminación fuerte en los parámetros de SST y
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DBO5, no así en los parámetros restantes en donde se catalogaría como
contaminación media. Tomando los valores promedio de DBO5 y DQO del influente
se obtiene la relación DBO/DQO, para valorar la biodegradabilidad del influente,
obteniéndose: 340/713= 0.47. Al ser un dato mayor a 0.4 se concluye que el
influente es muy biodegradable (Betancourt & Salas, 2006). De acuerdo con los
resultados obtenidos en el efluente se observa que el agua residual tratada cumple
con la normatividad en los parámetros evaluados cumpliendo las características
para ser usada en riego.
Al realizar el diagnóstico de la PTAR se evaluó su funcionamiento y estado físico
en sus principales áreas, generándose los siguientes resultados:
8.1.1.- Tratamiento preliminar El hecho de que la PTAR de Nezahualcóyotl reciba aguas directamente del Canal
Rio Churubusco genera tres efectos directos sobre la operación de la PTAR, todos
benéficos:
1.- Se provoca un efecto de dilución de contaminantes de forma que aquellas
sustancias que pudieran ser problema en el sistema de tratamiento (grasas y
metales pesados) son diluidas en aguas que no los contienen, de esta forma se
eliminan los posibles problemas causados en el proceso de tratamiento,
amortiguándose su efecto y favoreciéndose el proceso de depuración.
2.- No existe el problema de que la operación de la PTAR se vea afectada por las
lluvias torrenciales que representarían un aumento brusco en el aumento del caudal,
se recibe un flujo controlado a través de la compuerta Miller.
3.-Las variaciones en el caudal del influente que recibe la PTAR son prácticamente
nulas, evitándose de esta forma una sobrecarga del proceso.
El sistema de regulación de caudal de agua cruda -la compuerta Miller- se encuentra
bien estructuralmente y funciona correctamente. El cárcamo de agua cruda se
encuentra en buen estado y sin fisuras, la tubería se encuentra en buenas
condiciones incluyendo la tubería de alivio. El sistema automático de recoja de la
rejilla funciona correctamente a una inclinación de 60o y la distancia entre la primer
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reja y el colector de llegada es menor a 1 metro, lo que favorece una alta velocidad
que pudiera generar taponamientos (SINAT, 2014). Las rejillas se encuentran en
buen estado estructuralmente.
El Canal Parshall se encuentra en buen estado aunque la lectura del flujo de entrada
se realiza a través del medidor digital. Tomando en cuenta el ancho de la garganta
del Canal Parshall de 6 pulgadas y su longitud de 2.23 m se podría determinar el
flujo de entrada con la siguiente expresión (Pedroza, 2001):
𝑄𝑄 = 0.006937 ∗ 𝐻𝐻𝐻𝐻1.58
En donde el flujo (Q) se obtendría en lps y el valor de la profundidad del flujo en el
canal (Ha) se mediría en mm.
8.1.2.- Reactores Se cuenta con 7 reactores rectangulares de concreto armado de 7.9 m de largo, 8.0
m de ancho y 4 m de alto, sumando un volumen total de 1,770 m3, estructuralmente
se encuentran en buenas condiciones. Las escaleras, pasillos y pasarelas metálicas
se encuentran en buen estado. Los dos medidores automáticos de oxígeno disuelto
que se encuentran en los reactores no funcionan por lo que las determinaciones se
realizan con oxímetros portátiles. El sistema de aireación de los reactores está
formado por 1,114 difusores de ¾ de pulgada de entrada con diámetro de 5
pulgadas, fueron cambiados en el mes de julio de 2014 por difusores nuevos de la
misma dimensión y capacidad de aireación, con lo que se mejoró el sistema de
aireación.
8.1.3.- Digestores Los 2 digestores se encuentran bien estructuralmente, las pasarelas de las
estructuras y muros se encuentran en buen estado y las tuberías se encuentran en
buenas condiciones. En los digestores realizan correctamente su función, situación
que se confirma con la presencia de lodos de color negro y olor a tierra (LENNTECH,
2014b).
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8.1.4.- Equipos de bombeo de flujo principal y de lodos de recirculación A finales del julio de 2014 se encontraban descompuestas dos de las tres bombas
-con capacidad de 35 lps cada una de ellas- en el cárcamo de bombeo de agua
cruda. Esta situación se corrigió con la reparación de las dos bombas lográndose
tener en funcionamiento las tres bombas; sin embargo, se decidió mantener una de
las tres bombas como reserva y que las otras dos trabajaran normalmente,
lográndose con esto incrementar el flujo de tratamiento en la PTAR de 35 a 70 lps. En el mes de marzo de 2014 se reparó también una de las dos bombas de
recirculación de lodos, lográndose el funcionamiento correcto de ambas bombas.
8.1.5.- Sedimentador Sus estructuras y escaleras se encuentran en buenas condiciones. El sistema motriz
del sedimentador no funciona por lo que el sistema de rastras no puede ser usado
para el retiro del material flotante de la superficie de sedimentador, aunque esta
situación no afecta demasiado el proceso de depuración no es lo óptimo, ya que
podría formarse una manto de lodos en la superficie del sedimentador generándose
condiciones anaeróbicas que provocarían olores fétidos.
8.1.6.- Proceso de cloración Para el proceso de cloración se emplea solución de hipoclorito de sodio al 13% y el
tanque de contacto está formado por una estructura de concreto en forma de
serpentín con dimensiones de 5.29 m de largo, 4.22 m de ancho y 3.17 m de
profundidad con un volumen útil de 52 m3 y un tiempo de retención de 8 min. La
estructura del tanque de contacto funciona correctamente y las tuberías no tienen
fugas. Para el almacenamiento de la solución de hipoclorito se usa un tanque de
5,000 lt de tipo atmosférico de material plástico -tinaco rotoplas-. Las 2 bombas
dosificadoras funcionan correctamente -a 3 gph-, usándose únicamente una y
teniendo la otra en reserva.
8.1.7.- Área de filtros Las tuberías del área de filtros se encuentran en buenas condiciones. Los 4 filtros
de disco funcionan correctamente. De los 14 filtros de arena 2 tiene fisuras en su
estructura externa con fugas visibles.
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8.1.8.- Espesador y área de filtro prensa El sistema motriz de la rastra que separa el lodo digerido del agua sobrenadante
funciona correctamente y las tuberías se encuentran en buen estado.
El filtro prensa funciona correctamente, el sistema de agua para diluir el electrolito
no tiene fugas, la bomba para diluir el poli-electrolito funciona correctamente y el
sistema de disolución del poli-electrolito funciona correctamente. El tanque de acero
inoxidable de 1.3 m de diámetro y 1.40 m de alto para la dilución del electrolito no
presenta fugas y se encuentra en buenas condiciones. La tolva de depósito para los
lodos deshidratados -3 m3- se encuentra en buenas condiciones y el mecanismo de
apertura para vaciarla funciona bien.
8.1.9.- Depósito de agua tratada El depósito de concreto armado con capacidad de 1,560 m3 no presenta ninguna
fisura. Las tuberías hacia el cárcamo de bombeo de agua residual tratada están en
buenas condiciones. El sistema de bombeo de agua tratada funciona
correctamente.
8.2.- Caracterización de los flujos de proceso Durante el periodo de enero a junio del 2014 (primera caracterización) se tomaron
manualmente muestras simples, una vez por semana, en los puntos de muestreo
señalados en la sección 7.1.3, obteniéndose los resultados expuestos en la tabla 19
(con un volumen de influente de 35 lps), detallándose a continuación el
comportamiento de cada parámetro (tablas 20 a 37) y graficando los resultados
obtenidos del influente y efluente (figuras 22 a 38).
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8.2.1.- DBO5 de influente y efluente
Tabla 19. DBO5 en mg/l de influente y efluente, primera
caracterización
Fuente: Elaboración propia.
La carga organica del influente no muestra grandes variaciones en el periodo
evaluado (tabla 19 y figura 22).En los meses de enero y febrero se obtuvo la menor
depuración del influente, situación que podría atribuirse a las bajas temperaturas
del influente que no favorecen el crecimiento de los microorganismos,afectando la
eficiencia del proceso de depuración (en la sección 7.5.7 de la metodologia del
control del proceso se explica el efecto de la temperatura en el proceso).
8.2.2.- DQO de influente y efluente Tabla 20. DQO en mg/l de
influente y efluente, primera caracterización.
Mes DQO
Influente (mg/l)
DQO Efluente (mg/l)
Enero 710 81 Febrero 737 94 Marzo 746 56 Abril 683 62 Mayo 723 72 Junio 713 71
Fuente: Elaboración propia.
Mes DBO5
Influente (mg/l)
DBO5 Efluente (mg/l)
Enero 345 36 Febrero 394 28 Marzo 315 22 Abril 360 26 Mayo 320 15 Junio 310 12 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio
DBO
5(m
g/l)
MES
DBO5 INFLUENTE Y EFLUENTE
DBO5 Influente (mg/l)DBO5 Efluente (mg/l)
Figura 22. Gráfica DBO5 en mg/l en influente y efluente, primeracaracterización.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio
DQO
(mg/
l)
MES
DQO INFLUENTE Y EFLUENTE
DQO Influente(mg/l)
Figura 23. Gráfica DQO en mg/l en influente y efluente, primeracaracterización.
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Los valores de DQO del influente no varian mucho en el perido evaluado (tabla 20
y figura 23). Los valores de DQO del efluente aumentaron en el periodo de enero y
febrero a diferencia de los meses de marzo a junio, situación que puede explicarse
por las bajas temperaturas que disminuyen la eficiencia del proceso de depuración.
8.2.3.- Concentración de fósforo en influente y efluente. Tabla 21. Concentración de
fósforo en mg/l en influente y efluente, primera
caracterización.
Mes P (mg/l)
Influente Efluente
Enero 10 2 Febrero 8 3 Marzo 7 2 Abril 9 2 Mayo 11 3 Junio 7 2
Fuente: Elaboración propia
Las concentraciones de fósforo obtenidas en el influente variarón de 7 a 11 mg/l
(tabla 21 y figura 24), clasificandose al efluente -tomando como referencia la tabla
9- como contaminación media. El proceso de depuración desarrollado es efectivo
en la eliminación de fósforo del efluente obteniendose valores promedio de 2 mg/l.
8.2.4.- Sólidos suspendidor totales en influente y efluente En el periodo evaluado los valores de sólidos suspendidos totales en el efluente son
mayores a 300 mg/l (tabla 22 y figura 25). En el efluente el proceso de depuración
desarrollado logra alcanzar valores menores a 30 mg/l, excepto en 2 meses: enero y mayo.
0
2
4
6
8
10
12
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio
P (m
g/l)
MES
FÓSFORO (P) INFLUENTE Y EFLUENTE
Influente Efluente
Figura 24. Gráfica concentración de fósforo en mg/l,primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
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Tabla 22. Solidos suspendidos totales en mg/l
en influente y efluente, primera caracterización.
Mes SST (mg/l)
Influente Efluente Enero 398 32
Febrero 321 28 Marzo 345 25 Abril 368 26 Mayo 320 32 Junio 390 24
Fuente: Elaboración propia
8.2.5.- Cloro residual libre en el efluente (CRL)
Tabla 23. Cloro residual libre en
mg/l en efluente, primera
caracterización.
Mes CRL
Efluente (mg/l)
Enero 0.17 Febrero 0.13 Marzo 0.19 Abril 0.2 Mayo 0.17 Junio 0.15
Fuente: Elaboración propia
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
E N E R O F E B R E R O M A R Z O A B R I L M A Y O J U N I O
SST
(MG
/L)
MES
SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES INFLUENTE Y EFLUENTE
Influente Elfuente
Figura 25. Gráfica de sólidos suspendidos totales en mg/l en influente y efluente,primera caracterización. Fuente: Elaboracion propia.
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio
DBO
5 (m
g/l)
MES
CLORO RESIDUAL LIBRE EFLUENTE
Figura 26. Gráfica de cloro residual libre en mg/l en efluente, primera caracterización. Fuente: Elaboracion propia.
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Lo que se busca con la cloración del agua residual tratada es evitar el crecimiento
de bacterias y hongos en el sistema de riego (Smart, 2014).Aunque no existe
normatividad vigente en México en esta área de acuerdo con datos bibliográficos se
recomiendan valores entre 0.5 a 5 mg/l (Lenntech, 2014c). El promedio de CRL en
el efluente en el periodo evaluado fue de 0.16 mg/l (tabla 23 y figura 26).
8.2.6.- pH en reactores y lodo recirculado Tabla 24. pH en reactores y lodo recirculado, primera caracterización.
Mes PH
Lodos de recirculación
Reactor 1
Reactor 2
Reactor 3
Reactor 4
Reactor 5
Reactor 6
Reactor 7
Enero 7.9 7.9 7.8 7.8 7.8 7.8 7.9 7.9 Febrero 8 7.9 7.9 7.9 7.8 8 8 8.2 Marzo 7.8 7.9 7.8 7.8 7.7 7.7 7.8 7.9 Abril 8 8 8 7.9 8 8 8 8.1 Mayo 8 8.1 8 8 8 8 8 8.1 Junio 8 8.1 8 8 7.9 8.2 8.2 8.3
Fuente: Elaboración propia.
Figura 27. Gráfica de pH en reactores y lodo recirculado, primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
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Los valores de pH en los reactores nos indican un carácter ligeramente basico (>7)
con un promedio de 7.95 (tabla 24 y figura 27).Las bacterias en el proceso de lodos
activados pueden sobrevivir en un rango de pH entre 5.0 a 10.0; sin embargo, el
rango óptimo es de 6.5 a 8.5 (Torrescano, 2009).
8.2.7.- Oxígeno disuelto en reactores y lodos recirculados
Tabla 25. Concentración de oxígeno disuelto en mg/l en reactores, primera caracterización
Mes Concentración de oxígeno disuelto (mg/l)
Tanque 1
Tanque 2
Tanque 3
Tanque 4
Tanque 5
Tanque 6
Tanque 7
Enero 0.127 0.23 0.49 0.98 1.89 2.63 4.02 Febrero 0.05 0.26 0.11 1.99 3.66 3.24 4.5 Marzo 0.2 0.31 0.43 0.75 1.67 2.4 3.36 Abril 0.04 0.47 0.79 0.76 1.14 2.74 3.25 Mayo 0.4 0.37 0.35 0.71 3.27 2.35 3.38 Junio 0.16 1 1.71 2.33 3.39 3.57 4.16
Fuente: Elaboración propia.
Figura 28. Gráfica de concentración de oxígeno disuelto en mg/l en reactores y lodo recirculado, primera
caracterización. Fuente: Elaboración propia.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
1 2 3 4 5 6 7
OXÍ
GEN
O D
ISU
ELTO
(MG
/L)
MES
CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO EN REACTORES
Tanque 1 Tanque 2 Tanque 3 Tanque 4
Tanque 5 Tanque 6 Tanque 7
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Los valores recomendados de oxígeno disuelto (OD) se encuentran entre 1.5 a 2
mg/l para evitar generar zonas anaerobias dentro de los floc biológicos, evitándose
la generación de gases que disminuirían la densidad del floc haciendo que flotará
sin incorporar la masa del líquido (Guía Ambiental, 2014). En los resultados
obtenidos se observan concentraciones de OD muy irregulares e bajos, en
promedio 1.5 mg/l (tabla 25 y figura 28), sobre todo en los primeros 3 reactores. Si
bien es cierto que esta situación podría deberse a una mayor carga orgánica en
estos reactores, al estar más próximos a la descarga de agua cruda; aun así esta
situación no justifica los bajos valores de oxígeno disuelto en estos reactores. Los
difusores de aire se cambiaron en junio del 2014 y al usarse difusores de burbuja
media los taponamientos debidos a formación de sarro e impurezas no fueron un
problema. Con este cambio se mejoraron los niveles de OD en 5 de los 7
reactores y los niveles bajos de OD en los otros 2 reactores pueden deberse a la
falta de mantenimiento de los sopladores centrífugos provocándose una baja
eficiencia de inyección de aire.
8.2.8.- Conductividad electrica en reactores y lodos de recirculación La conductividad eléctrica (CE) es una expresión numérica de la capacidad de una
solución para transportar una corriente eléctrica. La determinación de CE es de gran
importancia pues da una idea del grado de mineralización del agua residual -a
mayor concentración de sólidos disueltos mayor conductividad-. El valor de la CE
está regulado por máximos permisibles en descargas de aguas residuales al
alcantarillado, en la calidad del agua para usos y actividades agrícolas, para
contacto primario y para el consumo humano (CONAGUA, 2000); aunque no está
regulada para aguas residuales tratadas nos da una idea de la variación sólidos
disueltos. Con los resultados obtenidos, en reactores y lodos recirculados, se obtuvo
un valor de promedio de 1807 μS/cm -con una desviación estandar de 112 μS/cm-,
lo que nos permite inferir una variación poco significativa de sólidos disueltos en los
flujos evaluados (tabla 26 y figura 29).
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Tabla 26. Conductividad eléctrica en μS/cm en lodos de recirculación y reactores, primera caracterización.
Mes
Conductividad eléctrica en en μS/cm
Lodos de recirculación
Reactor 1
Reactor 2
Reactor 3
Reactor 4
Reactor 5
Reactor 6
Reactor 7
Enero 1604 1628 1624 1630 1623 1608 1607 1613 Febrero 1865 1889 1880 1887 1892 1877 1889 1877 Marzo 1826 1857 1876 1871 1860 1848 1858 1861 Abril 1819 1825 1861 1818 1818 1819 1816 1864 Mayo 1721 1719 1712 1708 1710 1706 1714 1713 Junio 1919 1964 1943 1965 1945 1948 1946 1945
Fuente. Elaboración propia.
Figura 29. Gráfica de Conductuvidad eléctrica en μS/cm en reactores y lodo recirculado, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia.
8.2.9.- Temperatura en reactores y lodos recirculados La temperatura como parámetro de operación en una PTAR, con relación a los
procesos meramente físicos -pretratamiento-, tiene efectos mínimos únicamente
provocados por la variación de la densidad del agua residual. Con relación a los
rendimientos obtenidos en los reactores biológicos y en la posterior sedimentación
su efecto es más acusado por afectar el crecimiento y desarrollo de los
microorganismos responsables de la depuración biológica (Díaz, 2003). Los valores
obtenidos de temperatura en los rectores y lodos recirculados nos reflejan una
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disminución en los meses más fríos, enero a marzo, afectando ligeramente el
proceso de depuración al obtenerse precisamente en esos meses los valores más
altos de DBO5 y DQO en el efluente (tabla 27 y figura 30). La PTAR al encontrarse
localizada en una zona de clima templado no se ve afectada de forma alarmante
por este parámetro.
Tabla 27. Temperatura en oC en lodos recirculados y reactores, primera caracterización.
TEMPERATURA (oC)
Mes Reactor 1
Reactor 2
Reactor 3
Reactor 4
Reactor 5
Reactor 6
Reactor 7
Lodos recirculados
Enero 15.7 15.6 15.6 15.6 13.7 15.3 15.6 16.1 Febrero 11.6 11.6 15.9 11.6 11.7 11.6 11.6 11.2 Marzo 15 14 14 14 14.1 14.6 14.1 15.4 Abril 19 18.9 18.9 19 19 19 19.1 19.9 Mayo 20 18.2 18 18 19 18 18.1 17.4 Junio 22 22.8 21.6 21 22.1 21.9 21.9 17.4
Fuente: Elaboración propia.
Figura 30. Gráfica de temperatura en oC en reactores y lodo recirculado, primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
8.2.10.- Concentración de nitrógeno total en influente y efluente Los valores de concentración de nitrógeno en el influente variaron desde 48 a 39
mg/l (tabla 28 y figura 31). La remoción en el efluente se mantuvo en niveles
inferiores a 30 mg/l. Aunque el proceso de depuración no está diseñado para
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generar una desnitrificación -con una disminución de los niveles de oxígeno
disuelto- esta se presenta, indicación de bajos niveles de aireación en los reactores.
Tabla 28. Concentración de nitrógeno en mg/l en influente
y efluente, primera caracterización.
Mes N (mg/l)
Influente Efluente Enero 48 29
Febrero 39 26 Marzo 46 22 Abril 43 25 Mayo 39 28 Junio 43 26 Fuente: Elaboración propia.
8.2.11.-Sedimentación de lodos activados en reactores Tabla 29. Sedimentación en reactor 1 en ml/l, primera caracterización.
Fuente: Elaboracion propia.
SEDIMENTACIÓN REACTOR 1 Tiempo
(min) Promedios mensuales
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 877.7 943.5 731.6 736 942 808
10 465.2 949 596.8 571 839 661 15 685.2 909 535.6 506 822 569 20 603.7 902 481.4 463 782 488 25 549 847 441.2 444 733 461 30 499.7 806 423.8 426 710 411 40 429.7 728 401.2 357 648 376 60 380.7 624 382.4 348 561 359 90 341.2 583.7 370 299 523 305
120 301.2 485.2 270 279 419 285 150 261.6 440 250 256 414 251 180 248.6 420 200 247 403 272 240 201.5 375 180 225 305 258
20
25
30
35
40
45
50
E N E R O F E B R E R O M A R Z O A B R I L M A Y O J U N I OCCO
NCE
NTR
ACIÓ
N D
E N
ITRÓ
GEN
O (M
G/L)
MES
C O N C E N T R A C I Ó N D E N I T R Ó G E N O E N I N F L U E N T E Y E F L U E N T E
Influente
Figura 31. Gráfica de concentración de nitrógeno en mg/l en influente y efluente, primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
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Figura 32. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 1, primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
Tabla 30. Sedimentación en ml/l en reactor 2, primera caracterización.
SEDIMENTACIÓN REACTOR 2
Tiempo (min)
Promedios mensuales
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio
0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 880.5 971 812.2 724.5 937.2 833.6
10 857.2 944.2 703.2 535.2 901.5 690 15 680 921.7 589.7 450.5 828.7 571.2 20 618.2 885.2 534.2 407.2 782.7 495.6 25 572.2 848.2 489.5 381.7 720.5 478.2 30 514 811.5 474.2 361.2 681 428 40 478.5 740.7 416.5 327.7 608.5 392.4 60 374 635 390.5 298.2 519.2 345.6 90 342 517.7 355.8 268.5 446.8 307
120 304.2 463 286.6 255.7 428.5 290.6 150 285.5 427.7 278.5 247.6 403 279 180 241.5 367.3 270 234 370 272 240 231.5 346.6 240 223 280 257.8
Fuente. Elaboración propia.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
ÓN
(ML/
L)
TIEMPO (MIN)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 1
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
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Figura 33. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 2, primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
Tabla 31.Sedimetación en reactor 3 en ml/l, primera caracterización.
SEDIMENTACIÓN EN EL REACTOR 3 Tiempo
(min) Promedios mensuales
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 853.7 966.7 808.6 799 959 821
10 718.5 946 679.6 610.5 916 696 15 668.7 904.5 550.2 515.5 811 545.8 20 583.7 853.7 477 452 775 472.2 25 526.5 810.5 435 421.5 653 445 30 481.5 758.7 410.2 396 654 403 40 423.2 665.2 360.4 335.7 609 372.2 60 354.2 553.5 322.2 311.5 551 321.8 90 311.7 479.2 292.4 286.2 442 279.8
120 290.2 392 290 256.5 407 274.6 150 275.5 388.7 232.3 254.5 372 262 180 269.5 377.7 205 247 364 249.4 240 225 362.6 180 237.6 300 242.8
Fuente: Elaboración propia.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
ÓN
(ML/
L)
TÍEMPO (MIN)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 2
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
68
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Figura 34. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 3, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 32. Sedimentación en rector 4 en ml/l, primera caracterización.
SEDIMENTACIÓN EN EL REACTOR 4 Tiempo
(min) Promedios mensuales
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 883 967 848.6 814 956 836
10 739 939.5 660.6 605 897.5 646 15 654 908.2 542.6 506 831.5 529 20 573 860.2 480.2 449 716.5 476 25 520 811.7 456.2 426 709 441 30 470 776.2 400.4 396 646 408 40 405 701.7 352.2 348 558.5 369 60 347 590.2 301.4 299 480.5 332 90 303 488.5 281.6 277 407 287
120 279 404.2 270.2 261 364.7 269 150 262 380.7 257.2 256 349.5 259 180 255 349.2 245.2 246 333.7 245 240 226 297 243 200 316.2 242
Fuente: Elaboración propia.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
ÓN
(ML/
L)
TIEMPO (MIN)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 3
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
69
“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
Figura 35. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 4, primera caracterización. Fuente: Elaboración propia.
Tabla 33. Sedimentación en reactor 5 en ml/l, primera caracterización.
SEDIMENTACIÓN EN EL REACTOR 5 Tiempo
(min) Promedios mensuales
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 843.3 971.75 852 817 962.3 836.4
10 748 947.5 688 612 920.8 670.4 15 658.3 915.75 575.6 522 842 534.4 20 588.3 871.75 501.8 430 785.5 477.4 25 534.3 825.75 460 412 739.5 440.6 30 485.3 785.5 428.4 386 691.3 409 40 390.3 707.25 377.8 346 614.8 374.8 60 350.3 597.5 330.2 304 519.8 330.4 90 304.3 495.5 289.4 273 437 293.8
120 275.8 424.25 273.2 259 391.5 272.6 150 263.3 396.25 264 254 359.8 258.6 180 262.5 348.25 263.8 246 340.3 243.4 240 261 319.67 252.5 226 298.3 236.2
Fuente: Elaboración propia.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
ÓN
(ML/
L)
TIEMPO (SEG)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 4
Enero Febrero
Marzo Abril
Mayo Junio
70
“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
Figura 36. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 5, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia
Tabla 34. Sedimentación en reactor 6 en ml/l, primera caracterización.
SEDIMENTACIÓN REACTOR 6 Tiempo
(min) Promedios mensuales (ml/l)
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 888.7 973.7 803.8 738 958.5 824
10 767 954.5 691.2 598.2 905 675 15 650 907 566.6 526.2 844.7 537 20 588 863.7 488.4 464 771.2 472 25 534.2 822 445.6 424.5 720 431 30 460.2 800.7 407 399.5 684 399 40 423.5 669.2 369.2 353 604.7 386 60 377.2 587.5 312.6 302 524.7 326 90 313.7 484.7 279.6 276.7 432.5 290
120 287 421 266.8 258.5 397 266 150 261.5 369.5 247.8 250 362 253 180 262.7 340.5 245.8 242.5 338.7 245 240 224 315.6 231.5 227.2 316.5 235
Fuente: Elaboración propia.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
IÓN
(ML)
TIEMPO (MIN)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 5
Enero Febrero
Marzo Abril
Mayo Junio
71
“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
Figura 37. Grafica sedimentación en ml/l en reactor 6, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 35. Sedimentación en reactor 7 en ml/l, primera caracterización.
SEDIMENTACIÓN REACTOR 7
Tiempo(min) Promedios mensuales
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 5 921 971.75 835.2 800 965.5 835.4
10 835 955 728.4 693 928.8 663.4 15 746.8 929 644.6 601.3 904.5 574.6 20 698.8 899.5 593.6 540 855.8 541.2 25 643 878.25 557 519.3 828.8 492.4 30 615 843 529.2 518 802 463.8 40 542.8 801 473.2 420.8 742.5 420.8 60 441.5 736.75 409.8 352 662.5 348.8 90 381.3 634.75 341 308.5 558.8 316.4
120 318.8 531.25 302.2 296 486.8 288.4 150 279.5 449.75 276.6 265.8 436.8 282.8 180 282.3 400.25 264.6 246.3 374.3 254.8 240 265.3 364 255.5 239.5 333.5 242.4
Fuente: Elaboración propia.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
ÓN
(ML/
L)
TIEMPO (MIN)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 6
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
72
“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
Figura 38. Gráfica sedimentación en ml/l en reactor 7, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia. Partiendo de los resultados obtenidos (tablas 29 a 35 y figuras 32 a 38) se observa
en los 7 reactores un comportamiento muy similar:
-En los meses de febrero y mayo se presenta una sedimentación muy rapida del
licor mezclado.
-De acuerdo con la curva de sedimentación el mes en el que se presenta la
sedimentación más adecuada fue abril,. En los meses restantes -excepto febrero y
mayo- la sedimentación no fue tan optima, aunque no puede considerarse como
una sedimentación lenta que afecte en gran medida el proceso de depuración..
8.3.- Eficiencia de remoción obtenidas de los parámetros evaluados En el periodo evaluado de enero a junio de 2013 -primera caracterización- se
obtuvieron los resultados de eficiencia de remoción registrados en la tabla 36.
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 4 0
SEDI
MEN
TACI
ÓN
(ML/
L)
TIEMPO (MIN)
SEDIMENTACIÓN REACTOR 7
Enero Febrero
Marzo Abril
Mayo Junio
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“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
Tabla 36. % de remoción de contaminantes en el agua residual tratada en la PTAR, primera caracterización.
Mes DQO (mg/l) DBO5 (mg/l) SST (mg/l)
Influente Efluente % Remoción Influente Efluente %
Remoción Influente Efluente % Remoción
Enero 710 81 88.6 345 36 89.6 398 32 91.9 Febrero 737 94 87.2 394 28 92.9 321 28 91.3 Marzo 746 56 92.5 315 22 93 345 25 92.8 Abril 683 62 90.9 360 26 92.8 368 26 92.9 Mayo 723 72 90 320 15 95.3 320 32 90 Junio 713 71 90 310 12 96.1 390 24 93.8
Promedio 718.6 72.6 89.9 340.6 23.2 93.2 357 27.8 92.2
Mes Fósforo (mg/l) Nitrógeno (mg/l)
Influente Efluente % Remoción Influente Efluente %
Remoción Enero 10 2 80 48 29 39.6
Febrero 8 3 62.5 39 26 33.3 Marzo 7 2 71.4 46 22 52.2 Abril 9 2 77.8 43 25 41.9 Mayo 11 3 72.7 39 28 28.2 Junio 7 2 71.4 43 26 39.5
Promedio 8.6 2.3 73.3 43 26 39.5 Fuente: Elaboración propia.
Los valores más bajos de % de remoción son en el nitrógeno y fósforo;sin embargo,
los valores obtenidos en el efluente, en ambos parametros, se encuentran dentro
de normatividad (tabla 7). En los parámetros restantes los valores de remoción se
encuentran por arriba del 90%.
8.4.- Parámetros de operación en el proceso Con los datos generados en las caracterizaciones realizadas en la PTAR es posible
calcular la relación F/M, el TRH, el TRS, tal y como se describe a continuación.
8.4.1.- Parámetros de operación en el proceso Se tomaron los valores promedio mensuales de sólidos suspendidos volátiles
(SSVLM), obteniéndose el promedio de los 7 reactores para generar un valor
representativo mensual. En el periodo evaluado se mantuvo un flujo de tratamiento-
Qo- de 35 lps (3024 m3/día) y con los valores obtenidos de DBO5 en el influente
(tabla 19) se calculó la relación F/M del proceso empleando la fórmula 7 (sección
11.7), obteniéndose los datos de la tabla 37.
74
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Tabla 37. Relación F/M en día-1, primera caracterización.
Mes So (mg/l) V (m3) Qo (m3/día) SSVLM (Kg) F/M (dia-1) Enero 345 1770 3024 2052 0.29
Febrero 394 1770 3024 1893 0.36 Marzo 315 1770 3024 2120 0.25 Abril 360 1770 3024 1945 0.32 Mayo 320 1770 3024 1997 0.27 Junio 310 1770 3024 2034 0.26
Fuente: Elaboración propia.
Comparando los valores obtenidos de este parámetro con los valores bibliográficos
(Tabla 18, sección 7.5) se observa que se encuentran dentro de lo normal. El valor
promedio de la relación F/M en el periodo fue de 0.29 dia-1, cuando lo recomendado
está en el rango de 0.2 a 0.5 dia-1.
8.4.2.- Calculo del TRH En el periodo evaluado se calculó el tiempo de residencia hidráulico (TRH) con la
fórmula 10 (sección 11.9), obteniéndose los valores de la tabla 38. El valor obtenido
de 0.59 día, comparándolo con el recomendado en bibliografía (tabla 18, sección
7.5) es mayor al recomendado de 0,16 a 0.33 días.
Tabla 38. Tiempo de residencia hidráulico en días, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia.
8.4.3.- Calculo del TRS En el periodo evaluado, enero a junio de 2014, se calculó el valor del tiempo de
retención de sólidos -TRS- utilizando los valores definidos en la fórmula 9 (sección
11.8), obteniéndose los datos de la tabla 39.
Tabla 39. Tiempo de retención de sólidos en días, primera caracterización.
Fuente: Elaboración propia.
V (m3) Qo (m3/día) TRH (día) 1770 3024 0.59
Mes V (m3)
Xv (mg/l)
Qw (m3/día)
Xr (mg/l)
Qe (m3/día)
Xe (mg/l)
TRS (día)
Enero 1770 2620 305 3580 2719 32 3.93 Febrero 1770 2740 302 3560 2722 28 4.21 Marzo 1770 2890 298 3490 2726 25 4.62 Abril 1770 2679 310 3550 2714 26 4.05 Mayo 1770 2619 299 3568 2725 32 4.02 Junio 1770 2788 290 3400 2734 24 4.69
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Los valores obtenidos del tiempo de retención de sólidos (TRS), comparados a los
valores recomendados por bibliografía (Tabla 18, sección 7.5), se encuentran
ligeramente bajos -se recomiendan valores entre 5 a 15 días y el valor promedio
que se obtuvo fue de 4.25 días.
8.5.- Sólidos sedimentables y observaciones visuales de influente y efluente Durante el periodo evaluado -primera caracterización- se determinaron los sólidos
sedimentables en el influente y efluente, generándose los datos registrados en la
tabla 40.
Tabla 40. Sólidos sedimentables en ml/l en influente y efluente, primera caracterización.
Mes Sólidos sedimentables (ml/l)
Influente Efluente Enero 1.1 0
Febrero 1.7 0 Marzo 1.4 0 Abril 1.2 0 Mayo 1.5 0 Junio 1.1 0
Fuente: Elaboración propia.
Además se realizaron las observaciones físicas en los flujos mencionados,
encontrándose:
-Influente, sin presencia de material flotante, agua turbia y grisácea de olor fétido
con valores promedio de solidos sedimentables de 1.3 ml/l;
-Efluente, sin presencia de material flotante, agua turbia y tonalidad amarilla con
olor a tierra mojada sin presencia de sólidos sedimentables.
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9.- PROPUESTA DE MEJORA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Se propusieron medidas para optimizar el funcionamiento de la PTAR, buscándose
su implementación. En la tabla 41 se registran los datos generados de esta
propuesta.
Tabla 41. Propuestas de mejora y sus resultados en su implementación.
SITUACION PROPUESTA RESULTADO Baja capacidad de tratamiento. Reparación de las 2 bombas del
cárcamo de agua cruda. Se realizó la reparación en junio de 2014, aumentando la capacidad de procesamiento en la planta de 35 lps a 70 lps. La tercera bomba disponible quedo como reserva.
Poca capacidad de recirculado de lodos disminuyendo capacidad operativa.
Reparación de la bomba de lodos de recirculación que no funcionaba.
Se realizó la reparación en octubre de 2014, quedando una bomba como reserva.
Formación de lodos y espuma en la superficie del sedimentador.
Reparación del sistema motriz del sedimentador secundario.
No se ha realizado.
Niveles bajos de oxígeno disuelto en los reactores biológicos.
Cambio de los difusores en los reactores.
Se realizó el cambio de los difusores en junio de 2014.
Necesidad de evitar taponamientos en el canal de entrada.
Modificar la distancia entre la reja de entrada y el colector de llegada a por lo menos 1.5 m.
No se ha realizado.
Necesidad de evaluar parámetros en la operación de la PTAR.
Compra de fotómetros adicionales para determinaciones de iones específicos: nitratos, nitritos, cromo, cianuro y cadmio, buscando mejorar el control del proceso.
No se ha realizado.
Acondicionar el laboratorio para poder determinar coliformes.
No se ha realizado.
Necesidad de observación microscópica en los lodos activados.
Adquirir un microscopio óptico para observaciones de flóculos.
Se realizó en marzo de 2014.
Necesidad de mantener los equipos trabajando correctamente.
Implementación de un programa de mantenimiento preventivo y correctivo en la planta.
Ya se presentó el programa elaborado a la Dirección General del Organismo, se está a la espera de su aprobación para implementarlo.
Mantenimiento mayor al transformador.
No se ha realizado.
Adquisición de por lo menos un kit completo de herramienta, propuesto en el anexo 2, para el personal.
No se ha realizado.
Necesidad de instalaciones limpias y presentables.
Implementar un programa permanente de limpieza en pasillos y andadores.
Se realizó a partir de enero de 2014.
Colocar un poli pasto eléctrico para el vaciado de basura de los contenedores de la sección de rejillas.
No se ha realizado.
Aplicación de pintura en barandales y andadores.
Se realizó en febrero de 2015.
Fuente: Elaboración propia.
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9.1. Segunda caracterización. Gracias a que se repararon las bombas del cárcamo de agua cruda en junio del
2014 se logró incrementar el flujo de tratamiento a 70 lps, empleándose
simultáneamente 2 de las 3 bombas. Con este nuevo flujo de tratamiento (segunda
caracterización) se generaron los resultados registrados en las tabla 42 y 43, en el
periodo de agosto de 2014, empleando muestras simples tomadas manualmente
una vez por semana.
Tabla 42. % de remoción de contaminantes en influente y efluente, segunda caracterización.
PARÁMETRO (mg/l) INFLUENTE EFLUENTE %
REMOCIÓN DQO 769 86 88.8 DBO5 368 28 92.4
SST 312 18 94.2 P 13 4 69.2 N 38 23 39.5
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 43. Valores de parámetros en reactores en las unidades indicadas, segunda caracterización.
Reactor 1
Reactor 2
Reactor 3
Reactor 4
Reactor 5
Reactor 6
Reactor 7
pH 7.8 8.1 8.1 7.8 8.0 7.9 8.1 Temperatura (Co) 23 21 22 21 22 22 10 Oxígeno disuelto (mg/l) 1.6 2.1 2.8 2.6 3.5 2.4 2.2 Conductividad eléctrica (µS/ cm) 1856 1956 1841 1995 1899 1988 1947
Fuente: Elaboración propia
Los resultados obtenidos de pH, temperatura y conductividad eléctrica no variaron sustancialmente en comparación a la primera caracterización. En donde
sí se obtuvieron resultados diferentes fue en la concentración de OD en los
reactores, alcanzándose valores superiores a 2 mg/l en 6 de los 7 reactores, esta
situación puede deberse al cambio de difusores que se realizó. En el reactor que no
se alcanzó esta condición fue en el 1, sin embargo debe recordarse que es en ese
reactor donde llega el agua cruda, existiendo mayor carga orgánica, lo que puede
provocar una disminución en el valor de OD.
78
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Se calcularon los parámetros de operación para el nuevo flujo de tratamiento -de
acuerdo con la metodología desarrollada en la sección 7.2- obteniéndose los
resultados registrados en la tabla 44.
Tabla 44. Parámetros y condiciones de operación en las unidades indicadas, segunda caracterización.
Segunda caracterización
Parámetro V (m3) Xv (mg/l)
Qw (m3/Día)
Xr (mg/l)
Qe (m3/Día)
Xe (mg/l)
TRS (Día)
Resultado 1770 4100 510 3100 5538 18 4.32
Parámetro So (mg/l) V (m3) Qo
(m3/Día) SSVLM
(Kg) F/M
(Dia-1) TRH (Día)
Resultado 312 1770 6048 2047 0.49 0.29 Fuente: Elaboración propia.
Comparando los resultados obtenidos en la primera caracterización -con un flujo
de tratamiento de 35 lps- con la segunda caracterización -a 70 lps- se generan los
datos registrados en la tabla 45.
Tabla 45. Comparación de parámetros de las dos caracterizaciones en las unidades indicadas.
PARÁMETRO UNIDADES PRIMERA CARACTERIZACIÓN SEGUNDA CARACTERIZACIÓN
INFLUENTE EFLUENTE INFLUENTE EFLUENTE DQO mg/l 718.6 72.6 769 86 DBO5 mg/l 340.6 23.2 368 28 SST mg/l 357 27.8 312 27
Nitrógeno mg/l 43 26 38 23 Fósforo mg/l 8.6 2.3 13 4
CRL mg/l ND 0.16 ND 0.14 Qo m3/d 3024 6048 Qw m3/d 300.66 510 Qe m3/d 2723.33 5538
F/M día-1 0.29 0.49 TRH día 0.59 0.29 TRS día 4.25 4.32
ND: No determinado CRL: Cloro residual libre.
Fuente: Elaboración propia.
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10.- PROPUESTAS DEL MANUAL BÁSICO DEL ÁREA DE LABORATORIO El manual que se propone incluye indicaciones generales de seguridad y las
determinaciones más representativas del laboratorio: temperatura, pH, DBO5, DQO,
iones específicos, solidos totales, -en sus diferentes modalidades-, oxígeno
disuelto, solidos sedimentables, coliformes y cloro residual libre.
10.1.-Indicaciones generales de seguridad Antes de trabajar en el laboratorio el personal debe de familiarizarse con algunas
medidas generales de seguridad: no comer , no tomar, no fumar, no guardar comida
en los refrigeradores, no bloquear los accesos a las salidas y los controles de los
equipos, mantener el laboratorio limpio y ordenado a toda hora, limpiar de inmediato
la cristalería usada y el agua y químicos derramados, evitar el contacto de los
químicos con la piel -asumir que todas las sustancias desconocidas son tóxicas-,
usar guantes de protección y pinzas al tomar soluciones o trastes calientes usar pro
pipeta al manejar químicos o muestras de agua residual -no aspirar con la boca-, no
dejar prendido el equipo eléctrico por la noche a menos que cuente con un control
confiable de temperatura, usar el equipo de protección personal, usar lentes de
seguridad para evitar salpicaduras, usar las batas de laboratorio a toda hora, usar
guantes gruesos y largos al codo al manejar productos químicos peligrosos, usar
zapatos de seguridad y ubicar el botiquín de primeros auxilios y los extinguidores.
10.2.- Determinación de temperatura Alcance. Este método de prueba es aplicable a todas las muestras recolectadas en
la PTAR, para su determinación se tomó como referencia la norma NMX-AA-007-
SCFI-2013 (CONAGUA, 2013c).
Fundamento. Propiedades de la materia para dilatarse o contraerse con los
cambios de temperatura y las propiedades eléctricas y físicas de los materiales con
los que se realiza la medición.
Materiales y herramientas. Equipos marca Hanna con sensor de termistor con
precisión de lectura de 0.2 oC en el intervalo comprendido de 0oC A 80oC.
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Procedimiento. Siempre que sea posible se debe realizar la medición directamente
en el cuerpo de agua, se debe tomar en un volumen suficiente de muestra para que
el instrumento quede debidamente inmerso y enjuagar con agua destilada o des
ionizada el instrumento de medición. Las lecturas se obtienen directamente de la
escala del aparato en oC con aproximación al décimo de grado. Esperar el tiempo
suficiente para obtener mediciones constantes.
10.3.-Determinación de pH Alcance. Se aplicara a todas las muestras simples recolectadas en la PTAR, para
su determinación se siguieron las recomendaciones de la norma correspondiente -
NMX-AA-008-SCFI-2001- (CONAGUA, 2011).
Fundamento. Esta prueba se basa en la determinación de la actividad de iones
hidrógeno empleando un instrumento potenciométrico con sensibilidad para
reproducir pH de 0.05 o 0.005 unidades, usando un electrodo indicador al ion
hidrógeno -un electrodo de vidrio- y un electrodo de referencia apropiado detectando
en el aparato el potencial en mili volts (mV) y en unidades de pH.
Materiales y herramientas. Potenciómetro digital marca Hanna.
Procedimiento. Preparar el electrodo y conectarlo al medidor digital, encender el
medidor y seleccionar la opción de medir pH, enjuagar el electrodo con agua
destilada antes de cualquier medición, introducir el electrodo en la muestra, oprimir
el botón de “lectura”, agitar el electrodo suavemente para agilizar la lectura de pH y
esperar a que la lectura en la pantalla se estabilice. Registrar la lectura con
aproximación a decima.
10.4.- Determinación de demanda bioquímica de oxígeno En esta determinación el resultado se expresa en mg/l y para la determinación de
este parámetro de toma como referencia la norma ambiental vigente NMX-AA-028-
SCFI-2001(CONAGUA, 2001a).
Alcance. Se determina en agua residual y al agua residual tratada.
Fundamento. El método consiste en llenar, con una dilución adecuada de la
muestra, un frasco hermético de tamaño especifico e incubarlo a 20 oC durante 5
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días. Se mide el oxígeno disuelto antes y después de la incubación y la DBO5 se
calcula mediante la diferencia entre el oxígeno disuelto inicial y el final (Hach, 2014).
Materiales y herramientas. Respirómetro BODTrakTM II, consta
fundamentalmente de una unidad modular que está provista de un cable de
alimentación eléctrica. Se usarán además balanza analítica, botellas Wintler de 300
ml, pipetas y probetas.
Procedimiento. Preparación del agua de disolución, colocar el volumen requerido
de agua en un frasco y añadir por cada litro de agua un ml de cada una de las
siguientes disoluciones: sulfato de magnesio, cloruro de calcio, cloruro férrico y
amortiguadores de fosfatos. Saturar con oxígeno agitando vigorosamente durante
10 minutos. Aplicar la técnica de dilución correspondiente: 0.25% al 4% para el
influente y de 5 al 30% para el efluente. Incubar la muestra a 20 oC durante 5 días
manteniendo el sello hidráulico. El equipo muestra en forma digital el resultado del
oxígeno disuelto antes y después de la incubación y la DBO5 se calcula mediante la
diferencia entre el oxígeno disuelto inicial y el final (Hach, 2014a). Registrar el
resultado de DBO5 de la muestra al quinto día en mg/l (recalcular el valor si se usó
dilución en la muestra).
10.5.- Determinación de DQO La determinación se realiza empleando un espectrofotómetro marca Hach, un
termómetro integrado, vasos de precipitado, micro pipeta automática de punta
desechable y un agitador magnético (Nadal, Mengual & Marco, 2010). Para la
determinación de este parámetro de tomó como referencia la norma ambiental
vigente NMX-AA-030-SCFI-2001 (CONAGUA, 2001b).
Alcance. Se determina al agua residual y al agua residual tratada.
Fundamentos. Se entiende por demanda química de oxígeno la cantidad de
materia orgánica e inorgánica, en un cuerpo de agua, susceptible a ser oxidada por
un oxidante fuerte -ácido crómico y sulfúrico a ebullición-.
Materiales y herramientas. Se utiliza: un espectrofotómetro marca Hanna C214, -
con bloque digestor capaz de alcanzar y mantener la temperatura a 148 oC-, tubos
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de reacción preparados -cubetas test-, termómetro, vasos de precipitados, micro
pipeta automática con puntas desechables y un agitador magnético.
Procedimiento. La marcha a detalle de esta determinación se encuentra en el
manual del espectrofotómetro C-214 registrado en la tabla 47. En el
espectrofotómetro se toman los valores de DQO en mg/l y si es necesario se corrige
el resultado en caso de dilución de la muestra.
10.6.- Determinaciones de iones y elementos específicos Alcance. Se determina al agua residual y al agua residual tratada.
Fundamento. El principio de determinación es la “fotometría”, que es un método
óptico basado en el principio por el cual muchas sustancias, combinadas con
reactivos adecuados, dan lugar a la formación de un color determinado cuya
intensidad es proporcional a la concentración de la sustancia a medir. Cuando una
sustancia se expone a un haz de luz inicial una parte de la radiación es absorbida
por las moléculas de la sustancia que a su vez emite una radiación de intensidad
inferior.
Materiales y herramientas. Fotómetro Multiparamétrico marca Hanna Instruments.
Procedimiento. A diferencia de los espectrofotómetros convencionales y
electrodos de ion selectivo el equipo que se usará no presenta los típicos problemas,
tales como largos tiempos de preparación y de respuesta, reactivos costosos o la
necesidad de compensar la temperatura, las mediciones se visualizan directamente
en pantalla (Hanna, 2014a). La marcha a detalle de estas determinaciones se
encuentra directamente en los manuales de los espectrofotómetros registrados en
la tabla 46.
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Tabla 46. Relación de manuales de espectrofotómetros para determinaciones de iones específicos.
Fuente: Elaboración propia.
10.7. Determinación de sólidos totales (sólidos suspendidos y sólidos suspendidos volátiles) Las determinaciones se realizarán tomando como referencia la norma ambiental
vigente: la NMX-AA-034-SCFI-2001 (CONAGUA, 2001c). Se determinarán sólidos
suspendidos totales y sólidos suspendidos volátiles en muestras de influente y
efluente.
Alcance.se determinará a las muestras de agua residual y residual tratada.
Principio. El principio de este método se basa en la medición cuantitativa de los
sólidos y sales disueltas así como la cantidad de materia orgánica contenidos en
aguas naturales y residuales, mediante la evaporación y calcinación de la muestra
filtrada o no, en su caso, a temperaturas específicas, en donde los residuos son
pesados y sirven de base para el cálculo del contenido de estos (CONAGUA, 2001).
Materiales y herramienta. Bomba de vacío, estufa eléctrica para operar de 103°C
a 105°C, balanza analítica con precisión de 0.1 mg, mufla eléctrica para operar a
500°C ± 50°C, cápsulas de evaporación adecuadas al volumen de la muestra,
desecador provisto con un desecante que contenga un indicador colorido de
humedad, crisol Gooch de poro fino con adaptador de hule para el equipo de
filtración, matraz Kitazato de 1 a 2 litros de capacidad, filtro de fibra de vidrio de
tamaño adecuado al crisol Gooch utilizado con una porosidad de 2 μm o menor y
pinzas para crisol.
ESPECTROFOTOMETRO DETERMINACIÓN PÁGINA DEL MANUAL
REFERENCIA
C-214 Nitrógeno total 37 Hanna, 2014b HI-83200 Fósforo total 29 Hanna, 2014c HI-83200 Nitratos 89 Hanna, 2014c HI-83200 Nitritos 91 Hanna, 2014c HI-83200 Cromo 42 Hanna, 2014c HI-83200 Cianuro 55 Hanna, 2014c HI-4103 Cadmio 10 Hanna, 2014d C-214 DQO 50 Hanna, 2014b
HI-83200 Cloro residual libre 33 Hanna, 2014c
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Procedimiento. Preparación de cápsulas de porcelana: las cápsulas se introducen
a la mufla a una temperatura de 550°C ± 50°C durante 20 min como mínimo.
Después de este tiempo transferirlas a la estufa a 103°C - 105°C aproximadamente
20 min. Sacar y enfriar a temperatura ambiente dentro de un desecador. Pesar las
cápsulas y registrar los datos. Repetir el ciclo hasta alcanzar el peso constante, el
cual se obtendrá hasta que no haya una variación en el peso mayor a 0.5 mg.
Registrar como peso G.
Preparación de crisoles Gooch: introducir el filtro de fibra de vidrio en el crisol con
la cara rugosa hacia arriba, mojar el filtro con agua para asegurar que se adhiera al
fondo del crisol. Los crisoles se introducen a la mufla a una temperatura de 550°C
± 50°C, durante 20 min como mínimo. Después de este tiempo transferirlos a la
estufa a 103°C - 105°C aproximadamente 20 min. Sacar y enfriar a temperatura
ambiente dentro de un desecador. Pesar los crisoles y repetir el ciclo hasta alcanzar
el peso constante, el cual se obtiene hasta que no haya una variación en el peso
mayor a 0.5 mg. Registrar como G3.
Preparación de la muestra: sacar las muestras del sistema de refrigeración y permitir
que alcancen la temperatura ambiente. Agitar las muestras para asegurar la
homogeneización de la muestra.
10.7.1.- Determinación de solidos totales (ST) En función de la cantidad de sólidos probables tomar una cantidad de muestra que
contenga como mínimo 25 mg/l de sólidos totales, generalmente 100 ml de muestra
es un volumen adecuado. Transferir la muestra a la cápsula de porcelana que
previamente ha sido puesta a peso constante. Llevar a sequedad la muestra en la
estufa a 103°C-105°C. Enfriar en desecador hasta temperatura ambiente y
determinar su peso hasta alcanzar peso constante. Registrar como peso G1.
Calcular el contenido de sólidos totales de las muestras con formula (1):
𝐒𝐒𝐒𝐒 = 𝐆𝐆𝐆𝐆−𝐆𝐆𝐕𝐕𝐕𝐕
𝐆𝐆𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 ….. (1) En donde:
ST: Sólidos totales (mg/l) G: Peso de la capsula vacía (mg) G1: Peso de la capsula con el residuo después de la evaporación (mg) V: Volumen de la muestra (ml)
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10.7.2.- Determinación de solidos totales volátiles (SVT) Introducir la cápsula conteniendo el residuo de ST a la mufla a 550°C ± 50°C durante
15 min a 20 min, transferir la cápsula a la estufa a 103°C - 105°C aproximadamente
20 min, sacar la cápsula, enfriar a temperatura ambiente en desecador y determinar
su peso hasta alcanzar peso constante. Registrar como peso G2. Calcular el
contenido de sólidos totales volátiles de las muestras con la fórmula (2):
𝐒𝐒𝐕𝐕𝐒𝐒 = 𝐆𝐆𝐆𝐆−𝐆𝐆𝐆𝐆𝐕𝐕𝐕𝐕
𝐆𝐆𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 ….. (2) En donde:
SVT: Concentración de material orgánica, medida como sólidos volátiles totales (mg/l)
G1: Peso de la capsula con el residuo después de la evaporación (mg)
G2: Peso de la capsula con el residuo después de la calcinación (mg) Vm: Volumen de la muestra (ml)
10.7.3.- Determinación de solidos suspendidos totales (SST) Medir con una probeta, un volumen adecuado de la cantidad seleccionada de
muestra previamente homogeneizada la cual depende de la concentración
esperada de sólidos suspendidos. Filtrar la muestra a través del crisol Gooch
preparado anteriormente aplicando vacío, lavar el disco tres veces con 10 ml de
agua, dejando que el agua drene totalmente en cada lavado. Suspender el vacío y
secar el crisol en la estufa a una temperatura de 103°C a 105°C durante 1 h
aproximadamente. Sacar el crisol, dejar enfriar en un desecador a temperatura
ambiente y determinar su peso hasta alcanzar peso constante registrar como peso
G4. Calcular el contenido de sólidos suspendidos totales de las muestras con la
fórmula (3):
𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒 = 𝐆𝐆𝐆𝐆−𝐆𝐆𝐆𝐆𝐕𝐕𝐕𝐕
𝐆𝐆𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 ….. (3) En donde:
SST: Sólidos suspendidos totales (mg/l) G3: Peso del crisol con el disco a peso constante (mg) G4: Peso del crisol con el disco y el residuo seco (mg) Vm: Volumen de la muestra (ml)
10.7.4.- Determinación de solidos suspendidos volátiles (SSV). Introducir el crisol que contiene el residuo de SST y el disco a la mufla, a una
temperatura de 550°C± 50°C durante 15 min a 20 min. Sacar el crisol, de la mufla e
introducirlo a la estufa a una temperatura de 103°C - 105°C durante 20 min
aproximadamente. Sacar y enfriar a temperatura ambiente en desecador y
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determinar su peso hasta alcanzar peso constante. Registrar como peso G5.
Calcular el contenido de sólidos suspendidos volátiles de las muestras con la
fórmula (4):
𝐒𝐒𝐒𝐒𝐕𝐕 = 𝐆𝐆𝐆𝐆−𝐆𝐆𝐆𝐆𝐕𝐕𝐕𝐕
𝐆𝐆𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 ….. (4) En donde:
SSV: Sólidos suspendidos volátiles (mg/l) G5: Peso del crisol con el residuo después de la calcinación (mg) G4: Peso del crisol con el disco y el residuo seco (mg) Vm: Volumen de la muestra (ml)
10.7.5.- Determinación de sales disueltas totales (SDT) La determinación de las sales disueltas totales es por diferencia entre los sólidos
totales menos sólidos suspendidos totales usando la fórmula (5):
𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒 = 𝐒𝐒𝐒𝐒 − 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒 ….. (5) En donde:
SDT: sólidos disueltos totales (mg/l) SST: sólidos suspendidos totales (mg/l) ST: sólidos totales (mg/l) Reportar los resultados de los análisis en mg/l
10.8.- Determinación de oxígeno disuelto Se usará un oxímetro portátil con electrodo polarográfico ajustándolo y tomando la
lectura introduciendo en la muestra anotando la lectura en mg/l. Una vez finalizado
el proceso de lectura se apagará el aparato, se limpiará la sonda y se guardará en
su protector. En esta determinación se tomará como norma de referencia la NOM-
AA-012-2001 (LEGISMEX, 2001).
Fundamento. El análisis de oxígeno disuelto mide la cantidad de oxígeno gaseoso
disuelto en una solución acuosa. El oxígeno se introduce en el agua mediante
difusión desde el aire que rodea la mezcla, por aireación (movimiento rápido) y como
un producto de desecho de la fotosíntesis. Para su determinación se usa el método
óptico basado en el fenómeno físico de la luminiscencia, que se define como la
propiedad de algunos materiales (luminóforos) de emitir luz cuando son excitados
por un estímulo diferente del calor, en este caso el estímulo es la luz-. Si se escoge
una combinación adecuada de luminóforo y longitud de onda de la luz de excitación,
tanto la intensidad de la luminiscencia como el tiempo que esta tarda en
desvanecerse dependerán de la concentración de oxígeno que rodea el material
(Hack, 2003).
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Alcance. A muestras de licor mezclado y a los lodos en los digestores biológicos.
Materiales y herramientas. Oxímetro portátil con electrodo polarográfico modelo
HI9146, marca Hanna- y disolución electrolítica y de limpieza del electrodo.
Procedimiento. Realizar el ajuste del oxímetro y prepararlo para la lectura,
introducir el electrodo en el licor de mezcla proporcionando suficiente flujo de
muestra través de la superficie de la membrana para evitar una respuesta errática.
Esperar a que la medición se haya estabilizado, anotar el resultado en mg/l y el valor
de la temperatura. Una vez finalizado el proceso de lectura apagar el aparato,
limpiar la sonda y guardarla en su protector de electrodo (Hanna, 2014e).
10.9.-Determinación de sólidos sedimentables Se tomó directamente la lectura del cono Imhoff en ml/l. Para la determinación de
los sólidos sedimentables se tomó como referencia la norma ambiental vigente: la
MNX-AA-004-SCFI-2013 (CONAGUA, 2013b).
Fundamento. Indica la cantidad de sólidos que pueden sedimentarse a partir de un
volumen dado de muestra en un tiempo determinado.
Materiales y/o herramientas. Cono Imhoff de 1 litro graduado en ml, soporte para
el cono y varilla y equipo de protección: guantes de hule, cubre bocas y gafas.
Procedimiento. Colocarse el equipo de protección, con el cono Imhoff tomar una
muestra hasta la marca de un litro, transcurridos 45 minutos se remueven
suavemente las paredes con una varilla para facilitar la sedimentación de los sólidos
adheridos y mantener en reposo 15 minutos más. Registrar el volumen de sólidos
sedimentables en el cono en ml/l.
Observaciones. Se usan muestras simples de los flujos recolectados colectando
un volumen de muestra homogéneo y representativo superior a 1 litro en un frasco
de polietileno o vidrio con tapa de boca ancha, teniendo siempre en cuenta que el
material en suspensión no debe adherirse a las paredes del recipiente.
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10.10. -Determinación de cloro residual libre Se usó el método colorimétrico con DPD (dietil-p-fenilen diamina). Las lecturas se
mostrarán directamente en una pantalla del equipo tomándose volúmenes de
muestra homogénea llenándose las dos cubetas -así llamadas en el equipo- con 2
ml de muestra y se adicionarán a cada una de ellas los reactivos incluidos para la
determinación. La determinación se realizará tomando como referencia la norma
ambiental vigente: la NMX-AA-108-SCFI-2001 (CONAGUA, 2001d).
Fundamento. El cloro libre reacciona inmediatamente con la ortotolidina mientras
que el cloro combinado reacciona lentamente. En condiciones de tiempo bien
determinadas y siguiendo un orden establecido la adición de la ortotolidina da una
cloración amarilla, la que permite determinar además el cloro total y el cloro residual
libre.
Equipo y procedimiento. Se usa un medidor portátil de cloro libre y total -fotómetro
marca Hanna. Las lecturas se muestran en una pantalla del equipo (en mg/l). Se
toma un volumen de muestra homogénea, se llenan las dos cubetas -así llamadas
en el equipo- con 2 ml de muestra, se adiciona a cada una de ellas los reactivos
incluidos para la determinación. La marcha a detalle de esta determinación se
encuentra directamente en el manual del espectrofotómetro registrado en la tabla
47.
Observaciones. Usar guantes de hule, cubre bocas y gafas.
10.11.- Determinación de materia flotante La determinación se realizará tomando como referencia la norma ambiental vigente:
la NMX-AA-006-SCFI-2010 (CONAGUA, 2010).
Fundamento. Se observa la presencia o no de materia flotante en las muestras de
agua residual y de agua residual tratada mediante la separación de ésta en una
malla de aproximadamente 3 mm de abertura, siendo este método una prueba
cualitativa.
Equipo y procedimiento. - Malla de acero inoxidable con abertura entre 2.8 mm y 3.3 mm.
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- Recipiente de boca ancha no menor de 7 cm de diámetro con un volumen que se
encuentre entre 3 y 5 litros.
- Agitador de vidrio con gendarme.
- Espátula.
Se vierte aproximadamente 3/4 partes de la muestra a través de la malla, teniendo
cuidado de que la materia flotante que sobrenada quede retenida en dicha malla.
Se arrastra con agitador de vidrio o una espátula hacia la malla toda aquella materia
flotante que quedara sobre la superficie de la muestra que se está vertiendo o
aquella adherida a las paredes del recipiente. Inmediatamente después de filtrar la
muestra se procede al examen de la malla identificando la presencia o ausencia de
materia flotante retenida. Reportar como ausencia de materia flotante si al examinar
la malla no se observa a simple vista ninguna partícula retenida. Reportar como
presencia de materia flotante si al revisar visualmente la malla se encuentran
partículas retenidas.
10.12.- Determinación de conductividad. La determinación se realizará tomando como referencia la norma ambiental vigente:
la NMX-AA-093-SCFI-2000 (CONAGUA, 2000).
Fundamento. Este método se basa en la propiedad que adquiere el agua de
conducir la corriente eléctrica cuando tiene iones disueltos.
Equipo y procedimiento. Se usará un equipo portátil marca Hanna -medidor de
conductividad (conductímetro)-, que consiste en una fuente de corriente alterna, un
puente de Wheatstone, un indicador de valor nulo y una celda de conductividad,
midiendo el índice de corriente alterna y su voltaje a través de la celda,
proporcionando una lectura lineal de la conductividad. La lectura se reportará en
unidades de μS/cm.
10.13. -Determinación de coliformes Alcance. Se aplicará a la muestra del efluente una vez al mes.
Fundamento. Los coliformes son organismos termo-tolerantes de crecimiento
aeróbico, ya sea a 35°C ± 1°C o 37°C ± 1°C, en un medio de cultivo lactosado con
producción de ácido y gas dentro de un periodo de 48 horas. Si bien estos
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microorganismos no son los que mayores daños causan a la salud su presencia es
indicativa del ingreso de materia fecal en el agua y alerta sobre la presencia
potencial de otros organismos más virulentos como la Salmonella, Shigella,
Campylobacter y Vibrio cholera. (Velázquez, Mólgora & Tomasini, 2014).
Procedimiento. El detalle del procedimiento de la determinación de coliformes se
encuentra en el anexo 1.
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11..-PROPUESTA DEL MANUAL BÁSICO DEL AREA OPERATIVA Esta propuesta de manual parte de la base de que un operador puede normalmente
determinar si la planta de tratamiento está funcionando adecuadamente, por medio
de una observación visual de ciertos indicadores y el uso de algunas pruebas. Este
manual está dirigido a los operadores de la PTAR, en él se dan indicaciones
reduciéndose al mínimo el uso de tecnicismos. Para aplicar correctamente este
manual es necesario conocer los datos técnicos de los equipos principales en la
planta, estos datos están registrados en el anexo 4. El manual propuesto incluye
desde las observaciones básicas que deben realizarse en la PTAR, pasando por el
control de las áreas de rejas, cárcamo de agua cruda, reactores biológicos, control
del oxígeno disuelto, control de la sedimentación del lodo, control de la relación F/M,
control de grasas y aceites, control de pH, observaciones microscópicas, control del
sedimentador, control de los digestores, control del espesador y el manejo del
deshidratado de lodos. Se incluye una guía para solucionar las fallas más comunes
en la PTAR.
11.1.-Observaciones básicas Las observaciones que se consideran básicas y que deben de realizarse al iniciar
cada turno son:
1.- El funcionamiento de la reja automática.
2.-Verificación de la correcta operación de los sopladores.
3.- Verificación de la operación de las bombas en los cárcamos del sistema.
4.-Verificación del buen funcionamiento del sistema de cloración.
5.- Verificación del nivel de purga de lodos.
Además, se deberá tener cuidado en la limpieza de los tanques para evitar la
acumulación de sólidos en las esquinas o en las zonas de poco flujo. La
acumulación de sólidos provocará condiciones anaeróbicas que interfirieran en las
siguientes etapas del proceso.
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11.2.- Rejas de limpieza automática Con las rejillas de limpieza automática se supera el problema de la obstrucción en
las rejas; sin embargo, se requiere retirar de las rejillas la basura que el mecanismo
de limpieza no puede quitar por lo que se debe programar una inspección periódica.
11.3.-Cárcamo de bombeo de agua cruda En el cárcamo de bombeo de aguas cruda se deberá tener cuidado en el retiro de
basura acumulada en la canastilla que se encuentra en la llegada de las aguas
negras. Esta operación de debe realizar por lo menos 3 veces al día, colocando la
basura en contenedores para su disposición final. Otro aspecto a considerar es el
manejo de apertura y cierre de las válvulas de compuerta, pues al tener la válvula
totalmente abierta se obliga a trabajar la bomba a su caudal máximo, dicho caudal
debe conocerse por medio del medidor de flujo tipo Parshall instalado en la llegada
a los tanque de aireación (reactores biológicos). Por diseño deben operarse dos
bombas dejando la tercera como reserva.
11.4.- Reactores biológicos Los primeros tres tanques de aireación operarán como lodos activados
convencionales en serie, mientras que las tanques 4, 5, 6, 7 operan en dos trenes
en paralelo. El agua de un tanque de aireación que funciona adecuadamente
aparecerá de color café claro con un poco de espuma o con algún material flotante
en la superficie; si el color es negruzco o gris, puede ser que las bacterias no estén
recibiendo suficiente aire, o bien que haya demasiada carga orgánica o que exista
algún contaminante tóxico. La formación de espuma puede ocurrir cuando se
está arrancando la planta y no hay suficiente lodo o cuando la planta ha sufrido un
paro por demasiado tiempo. Puede romperse la espuma con un chorro de agua no
clorada o con aire.
11.5.- Control de oxígeno disuelto (OD) Los microorganismos en presencia de alimento suficiente requieren de oxígeno para
la biodegradación. El OD es bajo en el caudal de entrada -agua cruda- y en la
recirculación de lodos debido a una relativa sobrecarga de sólidos Al inicio de la
operación y una vez que el cultivo de microorganismos ha sido creado se debe
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mantener un monitoreo estricto del OD en los reactores biológicos. Cuando el OD
presenta una caída por debajo de sus condiciones óptimas (2 mg/l) el primer
indicador es el crecimiento de organismos filamentosos, afectando la
sedimentabilidad del lodo activado. No obstante mientras el lodo activado pueda
separarse con éxito del efluente en el clarificador secundario el buen tratamiento
aún será posible. Si el OD continua disminuyendo la turbidez del efluente aumentará
y afectará a la calidad del agua tratada. En condiciones severas de falta de oxígeno
el lodo activado puede tornarse gris oscuro o incluso negro con olores
desagradables.
Las observaciones visuales son buenos indicadores, pero la medición del OD y de
la calidad del agua debe ser tomada en cuenta antes de tomar acciones correctivas
en el sistema. Para esto es necesario hacer la medición varias veces al día del
contenido de OD en las cámaras de los reactores biológicos y controlar su valor
entre un rango que tenga como mínimo 2 ppm y máximo 4 ppm mediante el control
de los flujos de aire al sistema. Este procedimiento implica efectuar un perfil de
valores en el OD tomando lecturas en cada cámara justo en la salida de cada una
de ellas a una profundidad de 60 a 70 cm bajo el nivel de operación usando un
equipo portátil de medición. Si el valor del OD es superior a 4 ppm hay que reducir
el volumen de aire aplicado mediante el cierre parcial de la válvula hasta que el valor
del OD alcance un rango entre 2 y 4 ppm. Este control es uno de los más
importantes en la planta para poder mantener su operación correcta y obtener una
buena eficiencia y calidad del tratamiento. Puede parecer muy laborioso el llevar a
cabo este control pero en un corto tiempo el operador de la planta aprende a conocer
los cambios que afectan el proceso de tratamiento y el dominio de ellos se hace
rutinario.
11.6.- Control de la sedimentación del lodo Debe efectuarse el control de la sedimentación cuando menos una vez al día,
observando una muestra de un litro de licor mezclado tomada de cada uno de los
reactores en una probeta graduada. Después de treinta minutos en la probeta debe
de observarse una separación bastante clara entre una fase de agua sobrenadante
y una fase de lodos que se amontonan en el fondo de la probeta. Los lodos activados
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deben tener forma de copos, ser de color pardo y no desprender ningún mal olor.
Se anotaran los porcentajes de lodos leídos en la probeta cada cinco minutos desde
el instante inicial durante una hora (debe dejarse la probeta inmóvil y a la sombra).
El porcentaje leído al cabo de media hora debe hallarse entre el 20 y el 25%, según
las condiciones de carga de la instalación. Si observando la probeta durante el
primer cuarto de hora se observa la presencia de lodos grises filamentosos, inertes
o nauseabundos o la ausencia de separación entre las fases de agua y lodos, esto
indica que estamos ante la presencia de lodos enfermos o muertos debido a alguna
de las siguientes causas:
• Insuficiencia de oxígeno disuelto en el reactor.
• Muy poca entrada de aguas negras a la planta (escasez de alimento).
• Valor de OD muy alto
Para resolver esta situación se deberá:
-Controlar el tiempo de operación del soplador de aire, programándolo de tal forma
que pueda incrementarse el volumen de aire aplicado a los reactores biológicos.
-Si el gasto de agua que llega a la planta se mantiene muy pequeño por periodos
de varios días se puede agregar urea a la planta en los reactores, a razón de 30
gr/m3 durante dos veces por día, observando el comportamiento de los lodos para
ver su recuperación
11.7.- Relación alimento-masa (F/M) Se utilizaron las fórmulas (6) y (7) para determinar esta relación, teniéndose:
𝐅𝐅𝐌𝐌
= 𝐒𝐒𝐒𝐒 𝐐𝐐𝐒𝐒𝐆𝐆𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 (𝐒𝐒𝐒𝐒)
….. (6)
𝐅𝐅𝐌𝐌
= 𝐒𝐒𝐒𝐒 𝐐𝐐𝐒𝐒𝐕𝐕 𝐗𝐗𝐗𝐗
….. (7) En donde:
So: DBO5 del influente (mg/l)) Qo: Caudal del influente (m3/d) TS: Total de sólidos suspendidos volátiles en el reactor (Kg) V: Volumen del reactor (m3) Xv: Concentración de sólidos suspendidos volátiles en el reactor (mg/l) F/M: Relación alimento-microorganismos (d-1)
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El valor resultante tendrá como unidades 1/día (dia-1). Los valores típicos para la
relación F/M son entre 0.20 a 0.40 dia-1. Además, la concentración de SSVLM en el
tanque de aireación debe estar en el rango de 1,200 a 3,200 mg/l. Para mantener
un valor estable en la relación F/M se requiere controlar los parámetros que están
involucrados en dicha relación, por ejemplo, una alta carga de llegada al sistema
requiere que se incremente la concentración de los lodos activados en el tanque de
aireación por medio del aumento en la tasa de recirculación de lodos o por la
disminución en el gasto de entrada de agua cruda al sistema biológico. La medición
de la relación F/M permite programar las purgas de lodos del sistema.
11.8.- Tiempo de retención de sólidos (TRS) Se usarán las fórmulas (8) y (9) para determinar el tiempo de TRS del sistema
(Zarate, 1995), teniéndose:
𝐒𝐒𝐓𝐓𝐒𝐒 = 𝐊𝐊𝐊𝐊 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐕𝐕𝐒𝐒𝐌𝐌 𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐞𝐞𝐭𝐭𝐭𝐭𝐞𝐞𝐊𝐊𝐊𝐊 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐕𝐕 𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐞𝐞𝐒𝐒𝐥𝐥𝐒𝐒 𝐥𝐥𝐞𝐞𝐝𝐝𝐞𝐞𝐝𝐝𝐝𝐝𝐭𝐭𝐥𝐥𝐒𝐒 + 𝐊𝐊𝐊𝐊 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐕𝐕 𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐭𝐭𝐞𝐞𝐞𝐞𝐭𝐭𝐞𝐞
….. (8)
𝐒𝐒𝐓𝐓𝐒𝐒 = 𝐕𝐕 𝐗𝐗𝐗𝐗𝐐𝐐𝐐𝐐 𝐗𝐗𝐗𝐗+𝐐𝐐𝐞𝐞 𝐗𝐗𝐞𝐞
….. (9) En donde:
TRS: Tiempo de retención hidráulico (d) Qw: Caudal de lodo desechado (m3/d) V: Volumen del reactor (m3) Qe: Caudal de efluente (m3/d) Xv: Concentración de SSV en el reactor (mg/l) Xe: Concentración de microorganismos medido como SSV en el efluente (mg/l) Xr: Concentración de microorganismos en recirculación medido como SSV (mg/l) Xr: Concentración de microorganismos en recirculación medido como SSV (mg/l)
Para el cálculo del TRC se usa generalmente los SSV; sin embargo, si es necesario,
se puede usar los sólidos suspendidos totales (SST).
11.9.- Tiempo de retención hidráulica (TRH) Se usará la fórmula (10) para la determinación de este parámetro (Zarate, 1995):
𝐒𝐒𝐓𝐓𝐓𝐓 = 𝐕𝐕𝐐𝐐𝐒𝐒
….. (10) En donde:
11.10.- Control de grasas y aceites Existen signos visuales que indican la presencia de grasas y aceites en el influente:
acumulación de una capa con mal olor en la superficie de los reactores y espumas
densas en la superficie que inhiben la vida de los microorganismos. La grasa se
TRH: Tiempo de retención hidráulica (d)
Qo: Caudal del agua a tratar (m3/d)
V: Volumen del reactor (m3)
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acumula en las paredes de las tuberías principales y causa problemas en los
tanques de sedimentación ya que tienden a subir a la superficie. La grasa flotante
también disminuye la eficiencia de difusión de aire, causando un gasto excesivo de
energía en el sistema de difusión de aire de los tanques de aireación y en general
provocan problemas de mantenimiento. Si se observa alguno de estos signos se
debe reportar inmediatamente al encargado de la PTAR para disminuir la entrada
del influente disminuyendo así la entrada de grasas al sistema.
11.11.- Control de pH. Este parámetro nos expresa la condición alcalina (pH>7) o ácida (pH<7) de las
aguas residuales. El rango de concentración aceptable para la existencia de la vida
microbiológica es estrecho y crítico siendo este entre 6 y 9. Las aguas residuales
con una concentración extrema de iones hidrógeno o alto pH son difíciles de tratar
por medios biológicos y si el valor no se ajusta antes de su descarga, se tendrían
penalizaciones por incumplimiento de la normatividad vigente. La medición de este
parámetro se hace comúnmente con un medidor portátil, aunque se emplean varios
tipos de papel y soluciones indicadoras que cambian de color a un pH definido
comparándolos con colores estandarizados. El monitoreo del pH debe hacerse para
cada reactor empleando un medidor portátil sumergiendo unos 30 a 50 cm el sensor
y esperar hasta que se estabilice el valor en la pantalla del aparato.
11.12.- Observaciones microscópicas El observar al microscopio el lodo activado
provee información valiosa acerca de las
condiciones en que se encuentra la población
microbiana en el licor mezclado (fotografía 3).
La información que se puede obtener tiene que
ver con los cambios en el tamaño y densidad
de los flóculos, el crecimiento de organismos
filamentosos, la presencia de bacterias y su
tipo y la abundancia de formas de vida. Cambios en estas características
microbiológicas pueden proporcionar un indicativo de cambios en las características
de las aguas residuales o de un problema operacional.
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11.13.-Relacion entre los parámetros F/M y el TRL y la presencia de microorganismos La relación F/M y al tiempo de retención de sólidos (TRL) afectan la predominancia
de los microorganismos, esto se encuentra esquematizado en la figura 39. La
detección oportuna de filamentosos (nematodos) dará lugar para efectuar acciones
correctivas para minimizar problemas asociados con el excesivo crecimiento de
estos microorganismos. Si se nota la presencia de microorganismos que indiquen
flóculos débiles se debe disminuir la relación F/M disminuyendo el flujo de entrada.
En el caso de microorganismos filamentosos -Bulking- se debe de aumentar el nivel
de OD en los reactores aumentando la circulación de aire o bien aumentar la
recirculación de lodos.
Figura 39.- Relación entre las características microscópicas del lodo activado y los parámetros F/M y TRS. Fuente: Ronazano & Dapena Disponible en: http://cidta.usal.es/cursos/ETAP/modulos/libros/explotacion.pdf
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11.14.- Sedimentador secundario En un sedimentador secundario de una planta que está operando adecuadamente
el líquido deberá aparecer claro a una profundidad de 0.30 a 1.0 m, habrá una cama
de lodo visible bajo este nivel y podrá haber material pequeño sobre la superficie.
Si se presentan partículas finas flotando justo bajo la superficie del efluente puede
estar ligeramente menos aireada de lo adecuado o estará recibiendo material tóxico
en el afluente. Cuando existe un incremento de sólidos suspendidos en el efluente
del clarificador es porque hay un exceso de carga en el clarificador, se debe realizar
la purga de lodos a través de la línea que se encuentra con la tubería de retorno de
lodos para evitar un gran flujo que arrastre mayor cantidad de sólidos al clarificador.
La nata que puede llegar a formarse sobre la superficie del sedimentador deberá
ser retirada por el mecanismo desnatador que viene con el sistema de rastras del
clarificador hacia una caja colectora de natas y enviada al tratamiento de lodos. Los
clarificadores, cuentan con un tiempo de retención establecido para las condiciones
de flujo; sin embargo, es bueno saber que un tiempo de retención elevado (mayor
a 3 horas), no mejora la sedimentación, por el contrario tiende a perjudicarla al
permitir condiciones sépticas. Si se forma espuma en la superficie puede eliminarse
rompiéndola con chorro de agua.
11.15.- Control de turbiedad en el agua tratada del sedimentador Este chequeo con el disco blanco se deberá hacer en el sedimentador secundario,
introduciendo el disco blanco en la superficie del agua en un punto cercano al
vertedor de salida. Esto se hace por el método del disco blanco, el cual debe ser
visible hasta 40 a 50 cm. de profundidad por lo menos, si no fuese así esto quiere
decir que tenemos un desajuste en el valor del oxígeno disuelto y hay que
remediarlo disminuyendo los niveles de aireación cerrando las válvulas de los
sopladores. Se usara un disco blanco hecho de papel ilustración.
11.16.- Control de la calidad en el licor de mezcla El grado de sedimentación de los SSLM es otro factor a considerar para una
adecuada operación del sedimentador secundario. Para medir las características de
sedimentación de los SSLM el Índice Volumétrico de Lodos (IVL) es empleado como
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parámetro de control. El valor de IVL es de 100 a 150 es el recomendado y si la
planta está trabajando correctamente, entonces debemos mantener el IVL al valor
que esté. Diariamente se registraran las lecturas de IVL y se anotara cualquier
cambio. Si el IVL está arriba del valor recomendado nos indica una disminución en
la edad del lodo y presencia de organismos filamentosos, lo que haremos será
incrementar el nivel de sólidos rediciendo la cantidad de lodo que se desecha. Si el
IVL está debajo del valor recomendado observaremos flóculo como pequeños
puntos en el sobrenadante, este flóculo quedara arriba cuando el resto del lodo se
haya sedimentado. En este caso se incrementará la edad del lodo aumentando el
retiro de lodo de desecho. El propósito del retorno o recirculación de lodos activados
es mantener una concentración suficiente de lodo activado en las cámaras del
tanque de aireación a tal grado que la remoción de la carga orgánica se lleve a cabo.
11.17.- Digestión aerobia de lodos La estabilización del exceso de lodos producidos se efectuará en los dos digestores
en donde el lodo es purgado de manera intermitente hacia este tanque desde una
línea ubicada en la descarga de las bombas de recirculación de lodos y por medio
de manipulación de válvulas se introducen los lodos en cualquiera de los dos
tanques digestores. Los lodos correctamente estabilizados no desprenden olor alguno y pueden
drenarse fácilmente. Se presentan a la salida del depósito de estabilización en forma
de un licor homogéneo de color obscuro; sin embargo, es preferible no almacenar
por mucho tiempo los lodos digeridos. La alimentación del tanque digestor con lodos
frescos debe realizarse de la forma más regular posible esforzándose un régimen
continuo, para que la introducción de estos sea en forma ininterrumpida.
Para que se efectúe adecuadamente la digestión de los lodos, se deberá tener un
nivel adecuado de líquido en el tanque para que las aspas del aireador logren
transferir el oxígeno del aire hacia la masa líquida. Dicho nivel está referenciado a
la ventana de salida de cada tanque, el cual no debe ser menor a los 30 cm del
rebose hacia abajo. Se debe operar un solo tanque digestor cuando se tenga una
baja producción de lodos en el sistema de tratamiento biológico, pudiendo usarse
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ambos tanques cuando se incremente la generación de lodos o se esté operando la
planta de tratamiento a su caudal máximo Un valor adecuado de OD en los
digestores es entre 2 a 4 mg/lt, si con la mediciones se encuentra un valor superior
se puede disminuir el flujo de entrada con la válvula correspondiente.
11.18.- Espesado de lodos Los lodos digeridos pasan al espesador de lodos con la finalidad de aumentar la
concentración de sólidos y poder deshidratarlos con mayor facilidad. Para la
conducción de lodos hacia esta unidad se cuenta con una serie de válvulas en la
descarga de los tanques digestores, el operador notará que prevalece el flujo al
observar que el lodo descarga por la parte central del espesador. Para una buena
concentración de sólidos el equipo deberá funcionar de manera continua. El tiempo
de espesamiento de los lodos debe durar entre 1.5 y 2 horas para evitar que sólidos
sean arrastrados por el vertedor perimetral.
11.19.- Deshidratado de lodos Para reducir el contenido de humedad en los sólidos generados diariamente se ha
instalado un filtro banda, el cual operará de forma continua y además incluye el
acondicionamiento químico con el empleo de polímero para flocular previamente los
lodos y así alimentarlos al filtro. El Acondicionamiento de lodos es un sistema de
dosificación de polímero con un tanque de preparación de 1 m3 con concentración
del 0.1%. La dosificación de polímero se realizará en la proporción de 2 a 8 gr/kg
lodos, se aplicará mediante bombeo hacia el tanque de floculación instalado antes
de la entrada al filtro banda. Un rotámetro indica el caudal de dosificación de
floculante, el cual deberá ajustarse a un gasto de 386 lph por medio de calibración
en la bomba dosificadora. En el tanque de preparación se tiene instalado un agitador
de propela para disolver la mezcla polímero-agua.
Los lodos acondicionados son prensados entre las dos bandas porosas del filtro.
Las bandas están firmemente juntas mientras que son pasadas a través de una
serie de rodillos para exprimir el agua contenida en los lodos. El polímero se agrega
a la corriente de lodos de llegada al filtro momentos antes de entrar al equipo. La
mezcla lodos-polímero es distribuida a través de la banda para permitir que algo del
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agua se drene por gravedad. Posteriormente las bandas se juntan con los biosólidos
entre ellas en los rodillos para ser sometidas a presión y así retirar la mayor cantidad
de agua. Una vez que los lodos prensados salen de la unidad las bandas deben ser
limpiadas con agua presurizada con la finalidad de eliminar cualquier residuo que
pueda obstruir el poro de la banda, para ello se cuenta con una bomba de alta
presión con descarga de agua en la parte inferior y superior del filtro a través de
unas boquillas de aspersión.
11.20.- Guía para la solución de fallas en la operación de la PTAR Se incluyen una guía para el control de la espuma en los reactores (tabla 47) y una
guía para la solución de las fallas más comunes en la PTAR (tabla 48).
Tabla 47. Guía para el control de espuma en los reactores.
Fuente: Elaboración propia.
CONTROL DE ESPUMA EN LOS REACTORES
Aspecto visual de la espuma Diagnostico Solución
Café y ligera Bajo valor de carga orgánica Incrementar la carga orgánica -influente-
Espumosa y café Presencia de desnitrificación
Disminuir el oxígeno disuelto para favorecer la liberación de nitrógeno El manto de lodo sube en la prueba
de sedimentación
Ondulante, blanca y jabonosa
Exceso de aireación Disminuir la aireación a los reactores Presencia de compuestos orgánicos no biodegradables Disminuir el tiempo y la cantidad de
purga de lodos Presencia de exceso de lodo joven
Negra Bajo nivel de oxígeno disuelto en los reactores
Incrementar la aireación en el sistema y aumentar el tiempo de residencia hidráulico
Delgada, fresca y de color café claro Condición óptima
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Tabla 48. Guía para la solución de fallas en la PTAR.
GUIA PARA LA SOLUCIÓN DE FALLAS EN LA OPERACIÓN DE LA PTAR.
PROBLEMA CAUSA SOLUCIÓN. Se presenta espuma oscura y estable en el reactor, la circulación de aire no puede romperla
Sobrecarga de lodo activado, relación F/M baja
Incrementar el caudal de influente para reducir la concentración de microorganismos.
Espuma blanca jabonosa en gran cantidad en los reactores (más del 25%)
Insuficiente cantidad de microorganismos para la carga orgánica presente
Reducir el caudal de alimentación y/o incrementar la tasa de recirculación de lodos para dar mayor tiempo de retención celular.
La PTAR tiene menos de 6 días de haber arrancado, no hay suficientes microorganismos. condiciones desfavorables para el desarrollo de microorganismos
Verificar la inexistencia de sustancias tóxicas o material inhibidor, el nivel de PH u el oxígeno disuelto
Concentración de lodos baja (menor a 2000 mg/l)
La PTAR tiene menos de 6 días de haber arrancado, no hay suficientes microorganismos.
reducir el caudal de alimentación y/o incrementar la tasa de recirculación de lodos
Crecimiento de organismos filamentosos
Aumentar la cantidad de oxígeno disuelto operando dos sopladores continuamente
El pH es bajo (>6.7), con lodos poco denso visualmente
Descarga tóxica a la planta de tratamiento
Apagar las bombas de agua cruda
Nitrificación en el tanque de aireación Aumente el flujo de alimentación y trabaje con un solo soplador de aire
Lodo flotando en la superficie del sedimentador.
El lodo permanece mucho tiempo en el sedimentador y los microorganismos usan todo el oxígeno disponible produciéndose desnitrificación.
Aumentar los períodos de purga de lodos en el sedimentador y aumentar el oxígeno disuelto en los reactores
Presencia de sólidos en el efluente del sedimentador.
Exceso de lodos en el Reactor Biológico
Reducir la recirculación de lodos al reactor
Exceso de lodos en el sedimentador Incrementar la purga de lodos del sedimentador
Turbulencia excesiva en el Reactor Biológico
Incrementar el tiempo de residencia hidráulico en los reactores
Condiciones anaeróbicas en el sedimentador
Aumente la cantidad de oxígeno disuelto a valores entre 2 y 4 como máximo a través de las válvulas de los sopladores aumentando el flujo de aire.
Carga tóxica en el influente de la PTAR Apagar las bombas de agua cruda. En caso extremo inocule el sistema si es posible utilizando lodos provenientes de otra PTAR
Fuente: Elaboración propia.
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12.- ESQUEMA DE MANTENIMIENTO “Mantenimiento” implica todas las actividades desarrolladas con el fin de conservar
las instalaciones y equipos en condiciones de funcionamiento seguro, eficiente y
económico. Un buen mantenimiento busca evitar, reducir, y en su caso, repara las
fallas, disminuir la gravedad de fallas, evitar accidentes, aumentar los niveles de
seguridad y prolongar la vida útil de los bienes. El mantenimiento se puede dividir
en mantenimiento correctivo -el que se efectúa una vez presentada una falla- y en
mantenimiento preventivo -previo a la falla- (Alpizar, 2013).
Debido a la carencia de personal especializado, a la complejidad del trabajo, al costo
alto de herramientas y a lo poco frecuentes de algunas labores de mantenimiento el
área de mantenimiento contratará servicios de entidades externas. Los trabajos que
se efectuaran por esta vía son:
-Rebobinados de motores eléctricos.
-Reparaciones complejas de motores diésel y de gasolina.
-Reparación y calibración de equipos de control.
-Reparación de bombas dosificadoras y de tanques y estructuras
Para la contratación de servicios externos debe de valorarse algunos factores como
la capacidad del contratista, costos, forma de pago, pruebas y garantía de
funcionamiento. La persona que tomará la decisión de esta contratación de servicios
externos será el Coordinador de la PTAR, con autorización del Departamento de
Adquisidores.
12.1.- Mantenimiento correctivo En realidad no se requieren planes por adelantado más que asegurar que al
momento de la falla se contará con el personal, la herramienta y los repuestos
necesarios para poder atender la emergencia en el menor tiempo posible. Se
propone un listado de herramientas básicas en el anexo 2.
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12.2.- Mantenimiento preventivo Para realizar el mantenimiento preventivo de los principales equipos de la PTAR es
necesario disponer de los datos que incluyan las especificaciones técnicas de los
equipos, estos datos se listan a en el anexo 4. Para cada equipo de la PTAR al que
se le realice algún tipo de mantenimiento preventivo o correctivo se elaborará una
ficha de historial, en la que se asignara un código de identificación para cada equipo,
en la que se incluya fecha, actividad realizada, tiempos, costos y observaciones. Se
propone un equipo de herramientas completo para el personal de mantenimiento en
la PTAR para facilitar las acciones en los equipos (anexo 2). Se describen a
continuación las principales actividades de mantenimiento en los principales
equipos de la PTAR.
12.2.1.-Mantenimiento preventivo de motores eléctricos Materiales y herramientas. Pinzas de electricista, desarmador plano, desarmador
de cruz, mazo de goma, juego de matracas y dados, multímetro, tacómetro,
amperímetro de gancho, marcador de golpe y desengrasantes.
Equipo de protección. Guantes de cuero, gafas y faja lumbar.
Procedimiento. Quitar la tapa trasera que protege el ventilador (marcar las piezas
que se vayan desacoplando), desmontar el ventilador, desmontar los coples
frontales de la flecha, quitar las tapas anterior y posterior, desmontar los
rodamientos y revisarlos -si hay daño, sustituir-. Desmonte el rotor, inspeccionar
visualmente la flecha del rotor -buscar golpes o ralladuras-. Lavar con dieléctrico el
embobinado, inspeccionar el embobinado para detectar quemaduras -color negro-,
pérdidas de barniz o rotura de alambre. Revisar el estado de las cuerdas de tornillos
-si hay daño cambiarlos-. Volver a armar el motor. Limpiar la carcasa del motor por
la parte exterior con un trapo humedecido con dieléctrico. Conectar el motor de
manera provisional y medir el consumo de corriente cotejándolo con el amperaje de
la placa. Revisar con el óhmetro que no exista continuidad entre las líneas y la flecha
o la carcasa. Medir las rpm cotejándolas con el dato de la placa.
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12.2.2.- Revisión y limpieza de motores eléctricos Materiales y herramientas. Pinzas de electricista, desarmador plano, desarmador
de cruz, mazo de goma, juego de matracas y dados, multímetro, tacómetro,
amperímetro de gancho, marcador de golpe y desengrasante.
Equipo de protección. Guantes de cuero, gafas y faja lumbar.
Procedimiento. Antes de iniciar es muy importante realizar el bloqueo de todo tipo
de alimentación (bajar las pastillas eléctricas o quitar fusibles), realizar una primera
inspección visual, limpiar completamente el motor con desengrasante, verificar los
acoplamientos, abrir la tapa de conexión y reapretar la tornillería –si hay un
elemento dañada, cambiarlo-, colocar los fusibles y energice el equipo, poner en
funcionamiento el motor y verificar auditivamente el estado de los baleros tratando
de encontrar ruidos de desgaste o rozamientos. Con un amperímetro de gancho
compare la corriente de placa con la de consumo. Pare el equipo y cierre la tapa de
conexión.
12.2.3.- Mantenimiento preventivo de bombas centrifugas de recirculado de lodos Fundamento. Una bomba centrifuga es un equipo que succiona y utiliza la fuerza
centrífuga del rotor -flecha- para desplazar un fluido mediante un disco -impulsor-
con alabes -aspas-.
Materiales, herramientas y equipo de protección. Pinzas de electricista,
desarmador plano, desarmador de cruz, mazo de goma, juego de matracas y dados,
multímetro, tacómetro, amperímetro de gancho, marcador de golpe, desengrasante,
guantes de cuero, gafas y faja lumbar.
Procedimiento. Antes de iniciar es muy importante realizar el bloqueo de todo tipo
de alimentación eléctrica, vacié el producto que exista en la tubería en recipientes
adecuados, desacople la bomba de las tuberías de entrada y de salida, desacople
la bomba del motor, desmonte la bomba, retirar la tapa anterior -no olvidar marcar
con un punzón las distintas piezas que se vayan desacoplando-. Desmontar el
impulsor, desmontar el sello mecánico y la flecha, lavar la pieza con desengrasante,
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resisar el estado del impulsor buscando ralladuras, golpes, torceduras o fracturas,
revisar el estado del sello mecánico checando el brío del resorte y el estado de los
asientos –si hay daño, cambiarlo-, revisar que la flecha no este rayada, torcida o
golpeada. Finalmente, volver a montar la flecha, el sello mecánico y el impulsor, si
alguna pieza está dañada, cambiarla, colocar la tapa, revisar el estado de las curdas
de los tornillos, armas la bomba, montarla, acoplar la bomba al motor y a la tubería.
12.2.4.-Procedimiento para retro-lavado de filtros de arena silica Fundamento. El filtrado se realiza cuando el agua atraviesa la arena reteniendo las
impurezas del agua. Al filtrar se acumulan contaminantes y se necesita su limpieza
invirtiendo el sentido del flujo, por lo que los filtros de arena deben resistir altas
cargas dinámicas y estáticas.
Material y herramientas. Los filtros cuentan con retro-lavado automático que se
activa de forma manual cada tercer día.
12.2.5.-Procedimiento para el mantenimiento del compresor Fundamento. La energía neumática tiene como materia prima el aire atmosférico,
comprimiéndolo y transformarlo en energía.
Materiales, herramientas y Equipo de protección. Pinzas de electricista,
desarmador plano, desarmador de cruz, mazo de goma, juego de matracas y dados,
multímetro, tacómetro, amperímetro de gancho, marcador de golpe, desengrasante,
guantes de cuero, gafas y faja lumbar.
Procedimiento. Poner a funcionar el equipo y tomar lecturas de voltaje y amperaje
y registrarlas, verificar si no existen fugas en tuberías, válvulas o conexiones -
corregir si es necesario-, verificar el estado del manómetro –cambiar si es
necesario-, verificar el estado del filtro -cambiar si es necesario. Posteriormente,
parar el equipo, abrir el interruptor, verificar el estado del interruptor -cambiar si es
necesario-, medir con el Óhmetro el aterrizado entre el chasis del equipo y el cable
de tierra y registrar la lectura –si es mayor a 0.1 Ω corregir lo que sea necesario-.
Medir el aislamiento del motor entre terminales y tierra, aplicando 500 V durante un
minuto -si la lectura es menor a 20 mega Ω reportar al proveedor-. Verificar el estado
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de las conexiones del motor -corregir si es necesario-. Cambiar el aceite del
compresor, verificar el estado de las bandas -cambiar si es necesario-. Verificar el
estado de alineación e las poleas -cambiar si es necesario-. Verificar la tensión de
las bandas -corregir si es necesario-. Finalmente, verificar la tornillería y apretar.
Limpiar el equipo, cerrar el interruptor y dejar el equipo en operación.
12.2.6.- Mantenimiento de las bombas sumergibles Antes de iniciar es muy importante comprobar que la bomba este desconectada y
aislada del suministro eléctrico. Usar guantes de goma, y gafas de protección.
Realizar la inspección una vez al año. Se debe de programar una revisión en un
taller de servicio cada 3 años. Revisar las junta para verificar fugas de aceite,
introducir un tubo en el orificio del aceite, extraer un poco, cambiar si contiene
demasiada agua -emulsión cremosa presente- Para el cambio de aceite retirar el
tornillo de salida, girar la bomba de manera que el orificio este hacia abajo. El
mantenimiento mayor se especifica en el manual del equipo.
12.2.7. Mantenimiento de los sopladores y guía de identificación problemas Antes de iniciar es muy importante desconectar el equipo y apagar la corriente
eléctrica. Lubricar el motor con aceite, revisando su nivel cada 3 meses y cambiarlo
una vez al año. La tabla 49 incluye una guía de identificación de problemas para
estos equipos en particular.
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Tabla 49. Guía de identificación de problemas en los sopladores.
Fuente: Elaboración propia.
PROBLEMA CAUSAS POSIBLES ACCIÓN CORRECTIVAIndicación. Baja presión /vacío o volumen.
Rotación incorrecta Cambie las guías del motor para invertir la rotación.Las válvulas de l ínea no están totalmente abiertas
Abra la válvula o inspecciónela
La entrada, descarga o sistema de tubería están parcialmente bloqueados
Remueva las instrucciones, l impie el fi ltro
Presión baja en la entrada Inspeccione la entrada buscando obstruccionesLa maquina no esta trabajando a la velocidad requerida Confirmar la velocidad del motor y el voltaje de las conexionesEl manómetro de presión es inexacto Calibre el manómetro con un tubo en UEl sistema tiene fugas Encuentre las fugas y tápelas
Ruido de zumbido o chirrido Verificar la fuente de voltaje y las instruccionesVoltaje bajo, el motor no trabaja a la velocidad requerida Corregir el voltajeVoltaje alto Corregir el voltajePartes sueltas dentro del motor Apretar, reparar o remplazar las partesFrecuencia baja Corregir la frecuencia
El rodamiento se calienta Verificar el nivel de lubricanteEl rodamiento está fallando Reemplace los rodamientos
La tuerca retenedora del rodamiento está suelta Apretar la tuerca, inspeccionar daños.El rodamiento está girando en la carcasa Reemplace la carcasa y el rodamientoLos rodamientos han sido mal colocados
Verificar si el rodamiento no fue apretado de mas o esta al revés
Impulsores desgastados debido a la edad Reemplazar el impulsorLa maquina recibe sobrecargas eléctricas Verificar la instalación eléctricaEl acoplamiento esta desalineado o sin grasa Verificar el alineamiento y realinee, re lubricarlo
Material adherido a los impulsores Realizar actividades de l impieza a los impulsoresEl eje esta doblado Consultar al proveedorFalla en el rodamiento Reemplace los rodamientosMotor desbalanceado Nivele motorFalla en el impulsor Consultar al proveedorDesalineación en el acople Alinear de nuevo el ejeLos rodamientos están apretados debido a un mal ajuste Verificar los rodamientos, el eje y la carcasaVoltaje incorrecto en el motor Verificar las conexiones de los cables y el voltajeSólidos pasando a través de la maquina Programas l impieza con el proveedorLa temperatura ambiental es muy alta Verificar aislamiento térmico del motorVoltaje incorrecto Corregir el voltajeCiclaje incorrecto Corregir el ciclajeFalla en el aislamiento contra cortos circuitos Repare o reemplace el motorSobrecarga en el motor Inspeccionar fugas
El motor se calienta
GUIA DE IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS EN LOS SOPLADORES.
Aire insuficiente a
través del sistema
Hay ruidos en la maquina
Indicación: mal funcionamiento
Indicación: Si el motor está funcionado mal
Indicación: falla mecánica
Vibración en la maquina
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12.3.- Resumen de datos de mantenimiento en la PTAR Se incluyen a continuación dos documentos muy importantes para el desarrollo del
mantenimiento en la PTAR: en la tabla 50 se presenta una guía de solución de
problemas en las bombas (equipos muy importantes en el funcionamiento de la
PTAR) y en la tabla 51, en sus 3 partes, se detalla una propuesta del esquema de
mantenimiento anual para los principales equipos de la planta.
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12.3.1.-Guia de solución de problemas en las bombas Tabla 50. Guía de solución de problemas en las bombas.
Fuente: Elaboración propia.
Problemas, causas y solucionesIncorrecta conexión eléctrica, el motor no esta correctamente cableado, Checar los datos de placa del motor -voltaje, número de fases y frecuencia-.
x x x
Un elemento extraño dentro de la bomba, retirarlo x x x xSi la bomba o el estator es nueva, demasiada fricción estática. Llenar con líquido la bomba y girarla manualmente x x
Estator inflado debido a ataque químico, usar otro estator x x xEstator inflado debido a alta temperatura, reducir la temperatura de líquido o usar rotor de diámetro reducido x x x x
Bloqueo debido a sólidos en el líquido, decrecer el tamaño de sólidos x x x x x xPresencia de sólidos en el liquido que decantan cuando esta para. Limpiar la bomba después de cada uso x x x x x x x x
La tubería de succión no está sumergida en el líquido. Instalas tubería de succión sumergida x x x x
Presencia de aire en la tubería de succión. Ajustar las conexiones y eliminar fugas x x x x
La velocidad de bombeo es muy baja, Aumentar la velocidad x xLongitud de succión muy grande (cavitación) . Reducir pérdida de succión en la succión , reinstalar la bomba, aumentar el diámetro de la tubería x x x x x x
La bomba trabaja en seco, no auto cebada, llenar la bomba con líquido x x x x x
Estator excesivamente gastado. Reemplácelo e inspeccione el motor x x x x
Rotor excesivamente gastado. Reemplácelo x x x x x
Errada dirección de rotación. Cambie la polaridad del motor x x
Presión de desgaste muy alta. Abrir válvula en la descarga, retirar obstrucciones x x x x x
Goteo en la tubería de succión. Ajustar conexiones en la tubería. x x x
Goteo por el prensaestopas. Ajústelo. Reemplace y lubrique empaques x x
Material del estator quebrado. Cámbielo y revise nivel de presión x x x x
Velocidad de giro muy alta. Reducir velocidad x x x x x
Viscosidad muy alta. Medir y compara con especificaciones del equipo x x x x x x
Empaques muy ajustados. Desajuste los pernos y lubrique. x x
Eje motriz roto. Reemplácelo x x
Bomba y motor desalineados. Realinearlos. x x
Acople flexible gastado. Repararlo o cambiarlo x
Rodamientos del eje gastados. Cambiarlos x x
Empaque incorrecto. Cambiar materiales del empaque x
Empaques muy sueltos. Lubricar y ajustar empaques. xRepuestos incorrectos. Verificar que en reparaciones se hayan usado repuestos genuinos x x x x x x x x
La bomba esta ruidosaGoteo por el ejeEstator gastado prematuramenteRotor gastado prematuramente
GUIA DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS EN LAS BOMBASLa bomba esta rotaLa bomba no descargaEl flujo de descarga es bajoEl flujo de descarga es pulsatorioSobrecarga en el motor
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12.3.2.- Propuesta del esquema de mantenimiento anual en la PTAR Tabla 51. Esquema de mantenimiento anual en la PTAR. Parte 1.
Fuente: Elaboración propia.
MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 12 MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 #
NOMBRE DEL EQUIPO/ACTIVIDADES E F M A M J J A S O N D NOMBRE DEL EQUIPO/ACTIVIDADES E F M A M J J A S O N D
Limpieza con chorro de agua x x Chequeo de amperajes x x x x x x x x x x x xInspección visual de toda la línea x x x x Limpieza de bomba a chorro de agua x xChequeo de válvulas de admisión y expulsión de aire x x x x Chequeo y limpieza del rotor, baleros y empaques xChequeo de estado físico de los registros x x x x Meggeado del equipo xReporte de inspección x x x x Lubricación de baleros x
Cambio de baleros xLimpieza a chorro de agua. x x Cambio de empaques xInspección visual de toda la línea x x x x Cambio de anillos de sello mecánico xLubricación del vástago x x Cambio de sellos mecánicos xLubricación de las guías x x Arreglo de puntas de motor xApriete de tornillería x Balanceo del impulsor xChequeo de empaques x Embobinado de motor xApriete prisionero del volante x Pintura de bomba xChequeo de apertura y cierre x x x x x Calibración a nivel x
Chaqueo de manómetro de descarga xLimpieza general x x x x x x x x x x Cheque de tensión en cable de fuerza x x x x x x x x x x x xAplicación de pintura x Limpieza y ajuste de válvulas de descarga xChequeo de calibración x x Lubricación de válvulas xChequeo de cables y conexiones x x x x Limpieza y ajuste del arrancador x
Chequeo de voltaje y amperaje x x x x x x x x x x x x
Limpieza a chorro de agua x xInspección visual, estado físico del tanque x x Limpieza a chorro de agua x xChequeo nivelación del tanque x x Inspección visual x xReporte de inspección x x Chequeo de nivelación x x
Reporte de inspección x x
Limpieza a chorro de agua x xLubricación x x Limpieza a chorro de agua x xChequeo de apertura y cierre x x x x x x x x x x x x Inspección visual x xReporte de inspección x x Chequeo de nivelación x x
Reporte de inspección x xLimpieza a chorro de agua x x Pintura en tuberías x
Inspección visual x x x xLubricación del vástago x x Limpieza a chorro de agua x x x xLubricación de las guías x Chequeo de amperaje del moto reductor x x x x x x x x x x x xApriete de tornillería x Chequeo de sujeción de concreto x xChequeo de empaques x Chequeo de corrosión x xApriete prisionero del volante x Inspección mecánica de rastras
Chequeo de apertura y cierre x x x x x Chequeo de alineación de cadenas x x x x x x x x x x x
Lubricación de chumaceras x x x x x x x x x x x xLimpieza a chorro de agua x x Lubricación del moto reductor x x x x x xInspección visual x x x x Chequeo de pernos, cuñas y cadenas x x x x x x x x x x x xLubricación del vástago x x Checar y apretar tornillería x x x x x xLubricación de las guías x Chequeo de corrosión x xApriete de tornillería x Limpieza de tolva de basura x x x x x xChequeo de empaques y de apertura y cierre x x x x x Lubricación de piezas x x x x x x
10.-Tanque de pretratamiento
6.-Compuerta de cárcamo de agua cruda
11.-Regilla automática de pretratamiento de desbaste
7.-Compuerta del registro del drenaje en el cárcamo de agua cruda
ESQUEMA DE MANTENIMIENTO ANUAL
1.-Tuberia de llegada de agua cruda 20 pulg. 8.-Tres Bombas sumergibles de agua cruda de 10 HP.
2.-Compuerta tipo Miller de 24 pulg.
3.-Medidor de flujo del influente
4.-Cárcamo de bombeo de agua cruda
9.-Canal de alimentación de agua cruda
5.-Valvulas de entrada al cárcamo de agua cruda
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Tabla 51. Esquema de mantenimiento anual en la PTAR. Parte 2.
.Fuente: Elaboración propia.
MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 12 MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 #
NOMBRE DEL EQUIPO/ACTIVIDADES E F M A M J J A S O N D NOMBRE DEL EQUIPO/ACTIVIDADES E F M A M J J A S O N D
El vaciado no es común, salvo se requiera x Apriete de tornillería x xLimpieza a chorro de agua X X Pintura a volante x xInspección visual X X 18.-Bomba dosificadora de hipoclorito de sodio
Reporte de inspección X X Chequeo de regulador y limpieza x xLimpieza de pasillos y escaleras X X X X X X X X X X X X Chequeo de válvula anti sifón y limpieza x xPinturas en pasillos y escaleras X Limpieza de rotámetro x x13.- Sistemas de aeración ( discos) Limpieza y calibración del manómetro x xChequeo de estado físico de tuberías y válvulas x x x x x x x x x x x x Chequeo y hermeticidad de válvulas x x
Chequeo de sensor de nivel x x xLubricación del moto reductor x x x x x x x x x x x x Chequeo de válvulas de presión x x x x x x x x x x x xChequeo de amperajes x x x x x x x x x x x x Limpieza de bomba y accesorios x x x x x x x x x x x x
Chequeo de sensor de torque x x x xChequeo de acoplamiento de flecha x x Verificación de estado de boquillas x x x x x x x x x x x xApriete de tornillería x Limpieza manual de tanques x x xChequeo de bujes internos x Revisión de base de concreto x x x x x x x x x x x xCambio de neoprenos en rastra de fondo x Revisión de anclas del tanque x x xLubricación de balero principal x Revisión de la líneas de llenado x x x x x x x x x x x
Limpieza del tanque xChequeo de tensores en rastra del fondo x x Limpieza y checado de tanque xLavado de canales x x x x x x x x x x x x Lubricación del moto reductor x x x x x x x x x x x xLimpieza de caja desnatadora x Limpieza de partes internas xPintura en tuberías de alimentación y descarga x Cambio de neoprenos en rastra de fondo xLimpieza y lubricación en válvulas de succión x x x x x x Limpieza y lubricación en válvulas de descarga x x x
Limpieza de bomba y motor x Limpieza a chorro de agua x xLubricación de baleros x x x x x x x x x x x x Inspección visual x xCambio de arillos de sellos mecánicos x Reporte de inspección x xRectificación de flecha x Pintura en tubería de alimentación x
Chequeo de voltaje y amperaje x x x x x x x x x x x xBalanceo de impulsores x Inspección visual x xChequeo de alineación y acoplamiento x Revisión de soportes, ajuste de tuercas x x x xLimpieza y lubricación de válvulas x Revisión de guías x xChequeo y calibración de sensor de nivel x Revisión de conexiones eléctricas x x x x x x x x x x x xChequeo y calibración de manómetros x Inspección del eje x x xPintura de bomba x Inspección de aspas y limpieza x x xPintura en tuberías de alimentación y descarga x Verificación de ruidos extraños en operación. x x x x
Limpieza a chorro de agua x x Limpieza exterior x x x x x x x x x x x x
Inspección visual x x Lubricación de baleros x x x x x x x x x x x xReporte de inspección x x Cambio de empaques xPintura en tuberías de alimentación x Revisión de estator y rotor x17.-Compuertas de tanque de contacto de cloro Chequeo de amperajes x x x x x x x x x x x xLimpieza a chorro de agua x x Lubricación de válvulas xLubricación del vástago x x Apriete de tornillería x x x xApriete el perno del volante x x Limpieza interna de tuberías x x x x x x x x x x x x
15.-Tanque de contacto de cloro 21.-Bombas de transferencia de lodos a filtro
12.-Reactores biológicos 16.-Compuertas de tanque de contacto de cloro
13.-Sedimentador secundario
17.-Tanque de fibra de vidrio para solución de hipoclorito
18.-Espesador de lodos
14.-Bombas de recirculación de lodos 19.-Tanques digestores de lodos.
20.-Sistema de aireación mecánico en digestores
ESQUEMA DE MANTENIMIENTO ANUAL
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Tabla 51. Esquema de mantenimiento anual en la PTAR. Parte 3
Fuente: Elaboración propia.
MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 12 MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 #
NOMBRE DEL EQUIPO/ACTIVIDADES E F M A M J J A S O N D NOMBRE DEL EQUIPO/ACTIVIDADES E F M A M J J A S O N D
Revisión de amperaje en el mezclador x x x x x x x x x x x x Limpieza de bomba y motor xLimpieza y ajuste de bomba x x x x Lubricación de baleros x x x x x x x x x x x xLimpieza de columna de calibración x x x x Cambio de arillos xLimpieza de válvulas y tuberías x x x Cambio de sellos mecánicos x
Rectificación de flecha xVerificación del estado de boquillas x x x x x x x x x x x Chequeo de voltaje y amperaje x x x x x x x x x x x xLimpieza manual de tanques x x x Balanceo de impulsores xRevisión de base x x x x x x x x x x x x Chequeo de alineación de acoplamiento x x x x x xRevisión de anclas de tanque x x x Limpieza y lubricación de válvulas xRevisión de línea de llenado x x x x x x x x x x x x Chequeo de manómetros x
Pintura en bomba y tuberías xLimpieza de bomba y de motor x Chequeo y mantenimiento de juntas x x x x x x
Lubricación de baleros x x x x x x x x x x x xCambio de arillos de sellos mecánicos x Limpieza y ajuste de conexiones xCambio de sellos mecánicos x Chequeo y ajuste de interruptores termo magnéticos xRectificación de flecha x Chaqueo de conexión de barras de cobre xChequeo de voltaje y amperaje x x x x x x x x x x x x Chequeo de aterrizaje, red de tierras x
Balanceo de impulsores xChequeo de alineación de acoplamiento x x x x x x Chequeo de conexiones x x xLimpieza y lubricación de válvulas de descarga x x x Chequeo niveles de aceite en el transformador x x x x x x x x x x x xChaqueo y calibración del sensor de nivel x Chequeo de temperatura x x x x x x x x x x x xChequeo y calibración de manómetros x Chequeo de fusibles xPintura de bomba y de tuberías x Limpieza interna de subestación xChaqueo y mantenimiento de juntas x x x x x x
Limpieza de la banda x x x x x x x x x x x x Limpieza general x x x x x x x x x x x xRevisión de boquillas y espreas x x x x x x x x x x x x Aplicación de pintura x xRevisión de líquido hidráulico x x x x x x Chequeo de calibración x xInspección de funcionamiento de alarmas x x x x x x x x x x x x Chequeo de cables y conexiones x x x x
Revisión de paro de emergencia x x x x x x x x x x x xRevisión de bandas y raspadores x x x x x x x x x x x x Limpieza a chorro de agua x xRevisión de rodillos x x x x x x Inspección visual y pintura x xLubricación de engranes x x x x x x x x x x x x Reporte de inspección y chequeo de nivelación x xLubricación de baleros x x x x x x x x x x x xReemplazo de líquido hidráulico x xMantenimiento de micro switchs x x x x x x
28.-Subestación y transformador
25.-Filtros banda. 29.-Medidores de lodos a filtros prensa
30.-Tanque de agua potable para dilución de electrolito
ESQUEMA DE MANTENIMIENTO ANUAL
22.-Sistema de dosificación de polímero 26.-Bomba de agua potable en área de filtro prensa
23.-Tanque de polímero
24.-Bombas para limpieza de bandas de filtros
27.-Tableros eléctricos de Centro de Control de motores
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13.- CONCLUSIONES
• Las condiciones de operación en la planta se llevan a cabo de una manera
empírica, a pesar de que se realizan de manera periódica análisis del influente y
efluente; sin embargo, estos datos no son aprovechados para modificar las
condiciones de operación, ya sea por falta de interés o por falta de capacidad para
poder interpretar los datos. La implementación de la estrategia de optimización
propuesta busca que esta situación se modifique y se tenga un control sistemático
sobre el proceso, mejorándose su control.
• El manejo de las condiciones de operación y el correcto funcionamiento de los
equipos son factores muy importantes en el funcionamiento de la PTAR, sumándose
a esto la aplicación de los programas de mantenimiento. La conjunción de las
condiciones anteriores logrará una PTAR efectiva que cumpla con sus propósitos
de diseño.
• Con base en los resultados obtenidos de eficiencia en la PTAR, como % de
remoción de DBO5 -tabla 42-, es posible afirmar que para mantener los niveles de
eficiencia se deben se llevar a la práctica las propuestas de mejora producto de esta
investigación: manual del área de laboratorio, manual del área de operación y el
esquema de mantenimiento.
• Se elaboró un diagnostico técnico-operativo de los equipos de la PTAR y se logró
establecer una estrategia de mejora y de eficientización de los equipos,
incluyéndose condiciones de operación, mejorándose los resultados de producción
de agua tratada, en cantidad y calidad, y cumpliendo con la normatividad.
•Partiendo de la propuesta de mejora, en función de los recursos humanos y
materiales que estuvieron disponibles, fue posible evaluar las nuevas condiciones
del proceso en la PTAR.
•Se elaboraron los manuales básicos del área de laboratorio, área de operación y
el esquema de mantenimiento en la PTAR, como parte integral de la propuesta de
eficientización de la planta.
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14.- COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES FINALES • En la primera caracterización que se realizó en la PTAR se operaba a 35 lps,
gracias a la reparación de las bombas de agua cruda se pudo operar a 70 lps,
definiéndose la segunda caracterización. Con este nuevo flujo de tratamiento se
logró una estabilidad en el proceso, obteniéndose un efluente que cumple la
normatividad ambiental vigente para agua residual tratada para reuso en riego.
• En la segunda caracterización se obtuvieron parámetros de operación que se
encuentran dentro de los valores recomendados; es necesario seguir manteniendo
un control sobre las condiciones de operación y sobre los parámetros del proceso
para que esta situación se siga manteniendo.
• En necesario la reparación de los equipos que no funcionan correctamente para
evitar que por ello disminuya la calidad del sistema de tratamiento.
• La capacitación a los operadores en la PTAR es un factor adicional en la operación
del proceso, es indispensable implementar un plan de capacitación dirigido a los
operadores para que puedan leer e interpretar la estrategia aquí sugerida. Un primer
paso para este objetivo fue la elaboración de una manual de conceptos básicos,
dirigido específicamente a los operadores para que de esta forma comiencen a
familiarizarse con el control de la PTAR.
•Se propone como una alternativa para solventar la falta de equipo en la medición
de algunos parámetros realizar una alianza estratégica con alguna institución
educativa de nivel superior, de manera que sea factible generar datos que faciliten
el control del proceso en la planta de tratamiento.
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ANEXO 1.- DETERMINACIÓN DE COLIFORMES Reactivos. Alcohol etílico, caldo lauril-triptosa con purpura de bromocresol, caldo
lactosado con purpura de bromocresol, medio de cultivo selectivo para la presencia
de coliformes, fosfato monopotásico, cloruro de magnesio, hidróxido de sodio y agua
destilada.
Materiales. Bulbo de goma, frascos de 500 ml de capacidad con tapas de cierre
hermético y boca ancha, guantes de látex, pipetas graduadas de vidrio de 1.5 y 10
ml, porta-pipetas de acero inoxidable, tapabocas, tapones de acero inoxidable para
tubos de ensayo, asa de inoculación, espátula, gradilla, mechero de bunsen, tubos
de ensayo, tubos de rosca y barra magnética.
Aparatos e Instrumentos. Autoclave (presión de 1.05 Kg/cm2 y temperatura de 121 oC), balanza analítica, balanza granataria, estufa esterilizante, mufla, baño de agua
con agitación, incubadora, parrilla de agitación y calentamiento, potenciómetro y
refrigerador.
Procedimiento.
1.- Preparación de medios de cultivo y soluciones.
Caldo lactosado (CL), disolver 13 g de medio CL y 0.1 g de purpura de bromocresol
en la parrilla de agitación en un litro de agua destilada. Verificar que el pH sea de
6.9 (+/- 0.2), si es necesario ajustar con solución de hidróxido de sodio 0.1 N.
Distribuir volumen de 10 ml del medio en 9 tubos de ensayo, tapar con tapones de
acero inoxidable y esterilizar en autoclave por 15 minutos.
Medio E.C, disolver 37 g de medio EC en un litro de agua con la parrilla de agitación.
Verificar que el pH sea de 6.9 (+/- 0.2), si es necesario ajustar con solución de
hidróxido de sodio 0.1 N. Distribuir volumen de 10 ml del medio en 9 tubos de
ensayo conteniendo tubos Durham invertidos, tapar con tapones de acero y
esterilizar.
Solución madre de tampón A, disolver 34 gramos de fosfato monopotásico en 500
ml de agua destilada. Ajustar el pH a 7.2 con la solución de hidróxido de sodio 0.1
N, aforar a un litro y esterilizar.
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Solución madre tampón B, disolver 8.1 g de cloruro de magnesio hexa-hidratado
en 500 ml de agua destilada, aforar a un litro con agua destilada y esterilizar.
Solución tampón de fosfatos (agua de dilución), adicionar 1.25 ml de la solución
A y 5 ml de solución B, aforar a 1 litro con agua destilada. Distribuir volumen de 9.2
ml y 36 ml en tubos de rosca y frascos con tapa de cierre hermético,
respectivamente. Esterilizar.
2.- Preparación de la muestra. Mezclar perfectamente la muestra agitando
vigorosamente, dependiendo de la naturaleza del agua -y del contenido bacteriano
esperado- hacer las diluciones necesarias (transferir 1 ml en 9 ml de agua de
dilución).
3.- Prueba presuntiva con caldo lactosado. Transferir 1 ml de la dilución 10:1 a
tres tubos con CL. Repetir el procedimiento para las diluciones 10:2 y 10:3. En total
debe haber 9 tubos -3 por dilución-. Incubar a 35 oC. Examinar cada tubo a las 24
horas, el cambio de color de purpura a amarillo indica una prueba positiva a la
presencia de coliformes. En caso contrario incubar 24 horas más. Checar
nuevamente para verificar cambio de color.
4.- Prueba confirmativa con medio EC. Los tubos positivos de la prueba anterior
se re-siembran por triple asada (esterilización al mechero y enfriada) en tubos de
fermentación que contenga EC. Incubar a 44 oC en baño de agua. Examinar a las
24 horas. El resultado será positivo cuando haya producción de gas. Desechar los
tubos que no formen gas.
5.- Calculo de NMP/g. Registrar el número de tubos positivos por cada dilución y
ponerlo en código de NMP. Ir a la tabla de NMP (tabla 52) y buscar la combinación
de tubos positivos por dilución para registrar el valor de NMP.
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“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
Tabla 52. Número más probable (NMP) para determinación de coliformes.
0 0 0 > 3 2 0 1 = 14 3 1 1 = 75 0 0 1 = 3 2 1 0 = 15 3 1 2 = 120 0 1 0 = 3 2 1 1 = 20 3 2 0 = 93 1 0 0 = 4 2 2 0 = 21 3 2 1 = 150 1 0 1 = 7 2 2 1 = 28 3 2 2 = 210 1 1 0 = 7 3 0 0 = 23 3 3 0 = 240
1 1 1 = 11 3 0 1 = 39 3 3 1 = 480 1 2 0= 11 3 0 2 = 64 3 3 2 = 1,100 2 0 0 = 9 3 1 0 = 43 3 3 3 = 2,400
Fuente: CEA Jalisco, Operación y mantenimiento de plantas de y tratamiento de aguas residuales con lodos activados.pag.78. Disponible en: http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/pdf/plantas_tratam_tomo1.pdf
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ANEXO 2.- LISTADO DE HERRAMIENTAS BÁSICAS PARA EL MANTENIMIENTO EN LA PTAR En tabla 53 se hace un listado de las herramientas propuestas que deben de
conformar, como mínimo, el equipo del personal de mantenimiento de la PTAR.
Tabla 53. Listado de herramientas indispensables en una PTAR.
LISTADO DE HERRAMIENTAS BÁSICAS Caja de herramientas. Juego de brocas para metal Extractor de quijada recta Martillo de carpintero Arnés Esmeriladora angular Marro de acero Sierras de copa Morse Moto sierra Juego de punzones y botadores Juego de llaves Allen y
milimétricas. Juego de brocas para concreto
Llaves mixtas milimétricas y estandar
Laser auto nivelante horizontal y vertical
Lentes de seguridad de alto impacto
Llaves españolas. Guantes de carnaza Analizador de potencia Llaves de estrías Banco de trabajo con tornillo Decibelímetro y tacómetro Llave ajustable Tapones auditivos. Grasera Llave Stillson Casco Extractores de tornillos Taladro Faja lumbar. Puma hidráulica Pinzas de electricista Cubre bocas Polipasto manual Pinzas mecánicas Multímetro digital Matraca y dados Pinzas de punta Termómetro infrarrojo. Desarmadores Pinzas de presión Flexómetro. Prensa hidráulica de banco Pinzas de corte Nivel de mano Mazo de golpe seco Pinzas de seguro omega Arco con segueta Juego se saca bocados. Pinzas corta pernos Lámpara de mano Juego de cinceles Desarmadores dieléctricos Cepillo de alambre Detector de gases
Fuente: CEA Jalisco, Operación y mantenimiento de plantas de y tratamiento de aguas residuales con lodos
activados. Pág. 325. Disponible en: http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/pdf/plantas_tratam_tomo1.pdf
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ANEXO 3.- MANUAL DE CONCEPTOS BÁSICOS PARA LOS OPERADORES IMPORTANCIA DEL AGUA El agua es indispensable para vivir; sin agua no hay vida. En un inicio el hombre se
limitaba a usar el agua para subsistir, es decir la aprovechaba como bebida y para
preparar los alimentos. La difusión de hábitos higiénicos y el desarrollo industrial
hicieron que aumentara el consumo de agua por el hombre.. El agua pura
prácticamente no existe, porque además de presentar impurezas, incluso después
de una destilación en laboratorio, también posee la propiedad de disolver
numerosas sustancias, por lo que se la conoce como el solvente universal.
Cuando el agua entra en contacto con el aire, el suelo o incluso el propio hombre,
adquiere impurezas y modifica su composición, lo que puede producir
enfermedades y perjuicios para el ser humano. Cuando el agua cae en forma de
lluvia las gotas disuelven los gases de la atmósfera (gas carbónico, oxígeno,
etcétera) y transportan el polvo de la tierra. Cuando el agua arrastra el gas carbónico
que existe en la atmósfera se acidifica y se incrementan aún más sus propiedades
solventes. Al llegar a la Tierra una parte de dicha agua corre sobre la superficie, otra
se infiltra en el terreno y otra se evapora. El agua también se acidifica cuando entra
en contacto con materias orgánicas en descomposición, generalmente de origen
vegetal, que liberan gas carbónico y otros gases, como el sulfhídrico, el amoníaco,
etc. El gas sulfhídrico se transforma posteriormente en sulfitos y sulfatos, y el
amoníaco en nitritos y nitratos.
La materia orgánica en descomposición también libera sustancias orgánicas
coloreadas, que disueltas por el agua o puestas en un fino estado de suspensión
denominado estado coloidal, colorean el agua. Además de su capacidad de
solvente el agua posee otra virtud: la capacidad de transportar material en
suspensión. Dicho material en suspensión confiere al agua la característica que se
llama turbidez.
En el cuerpo de un curso de agua existe también una gran variedad de organismos
vivos tales como algas, protozoarios, etc., que pueden dar color, gusto y olor a las
aguas. El agua de la lluvia que se infiltra por el suelo se libera de la turbidez a
medida que se filtra en el terreno; sin embargo, conserva su acción solvente y
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“ESTRATEGIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ING. JORGE AYANEGUI SUÁREZ DEL MUNICIPIO DE NEZAHUALCÓYOTL, ESTADO DE MÉXICO.”
disuelve las sales de los minerales que encuentra a su paso (carbonatos,
compuestos de fierro y de manganeso).
El termino agua residual define el tipo de agua que está contaminada con sustancias
fecales y orina procedentes de desechos orgánicos humanos o animales. Su
importancia es tal que requiere de sistemas de canalización, tratamiento y desalojo.
Este factor influye considerablemente en la cantidad de materiales que ella contiene
debido a que las aguas residuales pueden incluir una gran cantidad de bacterias
patógenas -cuando provienen de desagües domésticos- y una gran variedad de
productos químicos -cuando provienen de residuos industriales-.
CARACTERÍSTICAS DEL AGUA El concepto de calidad del agua se relaciona con la naturaleza de esta y con la
concentración de impurezas que contenga. Las impurezas presentes en el agua son
las que le proporcionan sus características. Por lo tanto la calidad del agua se
define, según sus características, en físicas, químicas y biológicas. Tales
características se determinan mediante los siguientes procedimientos:
a) examen físico;
b) análisis químico;
c) examen bacteriológico
d) examen microscópico.
CONDUCCIÓN DE LAS AGUAS Los canales de conducción se clasifican en:
• Conductos libres: abiertos o cerrados.
• Conductos forzados: por gravedad o por bombeo.
• Conductos mixtos: en parte libres y en parte cerrados.
En el primer caso la presión es igual a la atmosférica. En el segundo la presión es
superior a la atmosférica. Para el abastecimiento de agua la presión debe ser mayor
que la atmosférica, es por ello que se usan conductos forzados, principalmente
cuando estamos ante agua tratada.
Concepto de Caudal Cuando se mide el agua que pasa por un riachuelo o río, por una tubería, por una
sección normal de una corriente de agua, o cuando se mide el volumen del agua
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que produce un pozo o una mina o la que entra -o sale- de una planta de tratamiento
en una unidad de tiempo, se conoce el caudal. El caudal se define entonces como
el volumen del líquido que pasa por una sección normal de una corriente de agua
en una unidad de tiempo.
Uso de vertederos para medir el caudal (Q). Los vertederos son simples aberturas sobre las que se desliza un líquido, pueden
ser entendidos como orificios cuya arista superior está sobre el nivel de la superficie
libre del líquido. Se suelen usar para medir caudales en conductos libres (canales,
ríos, etc), pueden ser triangulares o rectangulares-
En las plantas de tratamiento de agua se puede determinar el caudal de varias
formas. Por lo general las bombas contienen en la placa con la indicación del caudal
de bombeo contra la altura manométrica, lo cual da una idea bastante aproximada
del caudal de la planta; sin embargo, debemos resaltar que el caudal de las bombas
varía según las modificaciones de la fuerza eléctrica.
Canaleta Parshall Por lo general las plantas ya cuentan con este dispositivo para medir el caudal
afluente. Esta canaleta posee una zona de estrangulamiento y otra de relieve y
dependiendo de las dimensiones del canal se calcula el caudal en función de la
altura que alcance el líquido dentro del canal.
ASPECTOS BIOLÓGICOS DE LA CALIDAD DEL AGUA La contaminación fecal de las aguas superficiales que sirven como fuente de
abastecimiento es uno de los problemas más preocupantes en los países en vías
de desarrollo. Esta contaminación se debe al vertimiento de los desagües sin ningún
tratamiento, hecho que es usual en las grandes ciudades
Los agentes patógenos involucrados en la contaminación del agua son las
bacterias, virus, protozoos y helmintos. Estos agentes pueden causar
enfermedades con diferentes niveles de gravedad, desde una gastroenteritis simple
hasta severos -y a veces fatales- cuadros de diarrea, disentería, hepatitis o fiebre
tifoidea. Los organismos que en forma normal se encuentran en aguas superficiales
son los siguientes:
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Algas Son plantas de organización sencilla; existen formas unicelulares, coloniales
y pluricelulares, presentan clorofila. El incremento anormal de las algas se produce
por el exceso de nutrientes y cambios en la temperatura. Este fenómeno, que se
conoce como eutrofización, tiene como consecuencia la producción de olores
desagradables y múltiples dificultades en el tratamiento
Bacterias. Son seres de organización simple unicelular, están distribuidas en una
amplia variedad de sustratos orgánicos (suelo, agua y polvo atmosférico). La mayor
parte de bacterias son beneficiosas, ya que de ellas dependen la mayor parte de las
transformaciones orgánicas y favorecen la autodepuración de los cuerpos de agua.
Protozoarios. Son organismos unicelulares con una amplia distribución en los
cuerpos acuáticos.
LA CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS. ANÁLISIS FÍSICOS Los exámenes dan a conocer el olor, la apariencia y aceptabilidad del agua de una
manera general son:
pH. Con este examen se determina si el agua es ácida (aquella característica que
provoca la corrosión de las tuberías de fierro), neutra o básica. Una solución que
tenga pH menor que 7 es ácida, la que tenga un pH equivalente a 7 es neutra y si
el pH es mayor que 7 la solución es alcalina. Turbidez. La turbidez de una muestra de agua es la medida de la interferencia que
presentan las partículas en suspensión al paso de la luz, se debe a la arcilla, al lodo,
a las partículas orgánicas, a los organismos microscópicos y a cuerpos similares
que se encuentran suspendidos en el agua. Color. Se debe a la presencia de sustancias orgánicas disueltas o coloidales,
sustancias inorgánicas disueltas, así como cuerpos vivos presentes en el agua. Olor. Todas las sustancias inorgánicas pueden producir olor, según la
concentración en que se encuentren. ANÁLISIS QUÍMICOS De los contaminantes químicos los que generan especial inquietud son los que
tienen propiedades tóxicas acumulativas, como los metales pesados y las
sustancias cancerígenas, destacando en estas últimas el cadmio, el cianuro, el
cobre, el mercurio y el plomo.
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EXÁMENES BACTERIOLÓGICOS Las bacterias provenientes de desagües o de residuos orgánicos arrojados al agua.
Factores que afectan el número de bacterias. Temperatura, filtración, oxígeno
disuelto y la acción de otros seres vivos, por ejemplo, algunas algas producen antibióticos eliminando las bacterias. MÉTODO DE TRATAMIENTO EN LA PTAR NEZAHUALCÓYOTL. La PTAR del Municipio de Nezahualcóyotl tiene el siguiente tren de tratamiento:
-Recepción de agua cruda del Canal Rio Churubusco.
-Desbaste. El agua residual que entra a la planta contiene material flotante que es
retirado a través del sistema de rejillas.
-Depuración biológica. Se usan 7 reactores donde se realiza el proceso de lodos
activados. El proceso de lodos activados es un proceso de tratamiento por el cual
el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en
un tanque denominado reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso
se sedimentan en un tanque de sedimentación, lugar del cual son recirculados
nuevamente al tanque aireador o reactor. En el proceso de lodos activados los
microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua
residual de manera que ésta les sirve de sustrato alimenticio. Es importante indicar
que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos superficiales o
sopladores sumergidos, los cuales tiene doble función: producir mezcla completa y
agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle.
-Desinfección, el agua ya tratada fluye hacia un tanque de contacto con cloro, en
donde se agrega solución de hipoclorito de sodio, eliminándose los
microorganismos del agua tratada.
-Filtración. El agua tratada es filtrada en los filtros de discos y en los filtros de arena
para separar las partículas sólidas presentes aun en el agua.
El agua tratada (llamada efluente) se canaliza a un depósito final, para finalmente
ser bombeada a la red de riego.
Adicionalmente, los lodos producidos durante el proceso son sometidos a un
tratamiento para eliminar su toxicidad y mal olor. Los lodos en exceso pasan a dos
digestores biológicos, en donde a través de aireación los lodos se estabilizan, para
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luego pasar al espesador -eliminado el agua en exceso- y finalmente pasan al filtro
prensa donde se elimina humedad, obteniéndose el lodo digerido que es conducido
a su disposición final en el relleno sanitario del Municipio.
EQUIPOS DE LA PTAR. En la tabla 54 se hace un breve listado de los principales equipos de una PTAR,
incluyéndose una descripción operativa de cada uno de ellos.
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Tabla 54. Equipos principales en una PTAR, incluyendo sus características y funciones principales.
Fuente: Elaboración propia.
Motores eléctricos
Evitan el exceso de presión en equipos con tanques a presión.
Reducen y mantienen el caudal de salida
de alivio de presión
asíncronos
Motores de corriente alterna en los que la corriente eléctrica enel rotor, necesaria para producir la torsión es producida porinducción electromagnética. Son los motores más utilizados(motores de jaula de ardilla o de rotor de anillo deslizante)
Dosificadores Descargan en el agua cantidades prefijadas de sustancias químicas en unadeterminada unidad de tiempo.
bombas dosificadoras Son del tipo aspirantes de diafragma o de pistón accionadaspor un moto reductor, regulando la dosificación.
centrifugas
Elevan el líquido por la acción de la fuerza centrífuga que laimprime un rotor, colocado en su interior, el cual es accionadopor un motor eléctrico. Son apropiadas para impulsar grandesvolúmenes de agua a un bajo costo, son muy seguras.
desplazamiento positivo
Crean la succión y la descarga, desplazando agua con unelemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacíaalternativamente forzando y extrayendo el líquido mediantemovimiento mecánico, funcionan con bajas capacidades
Son maquinas que entregan energía mecánica de manera simple y eficiente.Son de reducido peso y tamaño
síncronos Motores de corriente alterna en los que la rotación del eje estasincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación.
reguladora de altitudMantienen el nivel de agua en los recipientes, interrumpen elingreso de flujo al llegar a la altura deseada
de purga de aireEvitan la acumulación de aire en las tuberías disminuyendo laperdida de presión y manteniendo el caudal
BombasImpulsan el agua a través de las tuberías, dentro de ellas se produce un vacíoque permite succionar el agua e impulsarla. Los tipos más usados son lacentrifugas y las de desplazamiento positivo.
de compuerta Permite el paso del flujo en posición completamente abierta y lo restringe en la posición completamente cerrada
de globoreguladoras de presión Reducen la presión manteniéndola en valores prefijados.reguladoras de caudal
Limitan o regulan el paso de un fluido
EQUIPOS PRINCIPALES DE UNA PTAR.Compuertas Se usan para abrir o cerrar el paso del agua, pueden ser manuales o hidráulicas
RejillasImpiden el paso de materiales flotantes, pueden ser de barras, de mallas olaminas con orificios. Su limpieza puede ser manual o bien mecánica para elretiro de los sólidos retenidos.
Válvulas Permiten el control de flujos en tuberías, impiden su retorno y liberan el excesode presión cuando esta sobrepasa ciertos límites de seguridad
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ANEXO 4.- DATOS TÉCNICOS DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS DE LA PTAR En las tabla 55, en sus tres partes, se incluyen los datos técnicos de los principales
equipos de la PTAR.
Tabla 55. Datos técnicos de los principales equipos en la PTAR, parte 1.
Fuente: Elaboración propia.
Marca Nabohi Marca HSI
Modelo BCA-04-104-43 Modelo 8608No de unidades 2 Tipo CentrifugoCapacidad (lps) 35 lps. No De Unidades 3
Carga dinámica total (mca) 10 Capacidad (M3/Hr) 3,007.2 M3/Hr.Diámetro descarga 4" Presión De Descarga (7 PSIGPotencia 10 Hp. Diámetro Descarga 8"Velocidad 1735 rpm. Diámetro Descarga 8"
Alimentación eléctrica 440 V, 3F, 60 Hz Potencia 100 hp
Sellos mecánicos C Si Velocidad 3600 rpm
Instalación Fija Factor De Servicio 1.15
Alta temperatura Si Alimentación Eléctrica 460 V., 3F, 60 Hz
Marca WDM Marca Wallace & Tiernan
Modelo 5062 Modelo Premia 75
Tamaño 6 X 4 X 14 1/2 Tipo MEGA
Tipo CHB No. de unidades 1
No. De Unidades 2 Capacidad 5.0 GPH
Capacidad 35 lps. Presión de descarga 100 PSIG
Presión De Descarga 35 Diámetro descarga 3/4"Diámetro Succión 6" Potencia ¼ HP
Diámetro Descarga 4" Velocidad 1750 rpm
Potencia 30
Velocidad 1800 rpm.
Factor De Servicio 1.15
Alimentación Eléctrica 230/440 V., 3F, 60 Hz
Marca MOYNO Marca Grundfos
Modelo A1D-CDQ-3APA Modelo DMX-321-6B-PVC/E/SS
No. de unidades 2 Tipo DiafragmaCapacidad 5.4 m3/h No. de unidades 1
Presión de descarga 7.04 kg/cm2 Capacidad 386 LPH
Diámetro de descarga 2.5” Presión de descarga 87 PSIG
Rel. De velocidad 04:01 Diámetro descarga ¾ "Velocidad de salida 540 rpm Potencia ½ HPPotencia 2.0 Hp. Velocidad 1750 rpm
Alimentación eléctrica 440, 3F, 60 Hz
Instalación Fija
BOMBAS DE LODOS ESPESADOS BOMBA DOSIFICADORA DE POLIELECTROLITO
Alimentación eléctrica 440 V, 3F, 60 Hz
BOMBAS DE AGUA CRUDA SOPLADORES CENTRÍFUGOS
BOMBAS HACIA FILTROS DE ARENA BOMBA DOSIFICADORA DE HIPOCLORITO
Alimentación eléctrica 115 V., 1F, 60 Hz
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Tabla 55. Datos técnicos de los principales equipos en la PTAR, parte 2.
Fuente: Elaboración propia.
Marca Nabohi Marca SETAR
Modelo BCA-04-54-43 Modelo SETAR-3510No. de unidades 3 No. De Unidades 2Capacidad (lps) 20 Lps. Capacidad 13.50 kg O2/h
Carga dinámica total (mca) 6 Velocidad De Salida 69.86 RPMDiámetro descarga 4" Diámetro 1.25 mPotencia 5 Hp. Moto reductor FlenderVelocidad 1735 rpm. Modelo ZR128-LG180MB4W
Alimentación eléctrica 440, 3F, 60 Hz Torque Nominal 5,100 Nm
Sellos mecánicos C Si Potencia 25 Hp.
Instalación Fija Velocidad 1735 Rpm.
Alimentación Eléctrica 440 V, 3F, 60 Hz
Instalación Fija
Marca ITT Goulds Marca Hach
Modelo SSV Modelo U53A4A1N
No. De Unidades 1 No. De Unidades 1
Capacidad 3.5 m3/h Tipo Ultrasónico
Presión De Descarga 6.5 kg/cm2 Salida Analógica doble 4 - 20mA
Diámetro De Descarga 2.5” Caja NEMA 4XPotencia 5.0 Hp.
Alimentación Eléctrica 440, 3F, 60 HzInstalación Fija
Marca Hach Marca Hach
Modelo SC-100 Modelo U53A4A1N
No. De Unidades 2 No. De Unidades 1
Tipo Galvánico Tipo Ultrasónico
Salida Analógica doble 4 - 20mA
Caja NEMA 4XAlimentación Eléctrica 120/220 V., 1F, 60 Hz
Marca DBS Potencia 0.5 HPModelo SX-AE Velocidad 1735 Rpm.Velocidad de salida 0.16 rpm Tipo de motor EléctricoDiámetro de acoplamiento 4¨ Alimentación eléctrica 440, 3 F, 60 Hz.
AEREADOR SUPERFICIAL
Alta temperatura Si
BOMBA DE AGUA DE LAVADO (FILTRO PRENSA) ANALIZADOR DE FLUJO EN CANAL ABIERTO
BOMBAS RECIRCULACIÓN DE LODOS
REDUCTOR DEL ESPESADOR DE LODOS.
Alimentación Eléctrica 120/220 V., 1F, 60 Hz
SENSOR DE OXÍGENO DISUELTO ANALIZADOR DE FLUJO EN CANAL ABIERTO
Rango De Medición 0 - 40ppm
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Tabla 55. Datos técnicos de los principales equipos en la PTAR, parte 3.
Fuente: Elaboración propia.
Modelo IMPEL Marca Raisa
Tipo Sumergible Modelo 125 VNo de unidades 3 Tipo PeriféricoCapacidad (lps) 35 Velocidad 4 cm/s
Carga dinámica (mca) 14 Velocidad de salida 11.25 rpmPotencia 25 HP Potencia 1.5 HPVelocidad 1750 rpm Alimentación eléctrica 440 V, 3F, 60 HzAlimentación eléctrica 440 V, 3F, 60 Hz
Marca Naboni Marca Siemens
Modelo BCA-04-104-43 Potencia 70 KVA
Tipo Horizontal
No de unidades 3 Tensión nominal 4 a 9 Kv
Capacidad 35 LPS Tensión máxima de servicio 17 Kv
Diámetro de succión 12 Conexión Delta/ Estrella
Diámetro de descarga ¨8 Numero de terminales 3
Potencia 25
Velocidad 1750 rpm Tensión nominal 230 a 460 V
Alimentación eléctrica 440 V, 3F, 60 Hz Tensión máxima de diseño 1.1 Kv
Tensión de prueba a 60 Hz 3 KvMarca Goni Número de terminales 3
Modelo 990 Conexión Delta/ EstrellaPotencia de arranque 5 HP Frecuencia 50, 60 Hz
Potencia nominal 3 HP Tipo de aislador Porcelana polimérica
Voltaje de alimentación 127 V a 60 Hz Tipo de montaje Exterior/Interior
Presión 800 kPa Rango de operación 1000-5000 msnm
Línea de fuga 25 mm/Kv
Norma para aceite aislante IEC-296
BOMBAS DE TRANSFERENCIA DE AGUA SISTEMA MOTRIZ DEL CLARIFICADOR
TRANSFORMADOR TIPO SECO
Lado de media tensión
Lado de baja tensión
BOMBAS DE AGUA TRATADA
Tiempo de trabajo continuo 180 min
COMPRESOR
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