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TEMA 7: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
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CONTAMINACIN DEL AGUA
1. INTRODUCCIN
2. CONTAMINANTES DEL AGUA
2.1. CONTAMINANTES FSICOS
2.2. CONTAMINANTES QUMICOS
2.3. CONTAMINANTES BIOLGICOS
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CONTAMINACIN DEL AGUA
origen natural
origen antropognico: vertidos directos/indirectos
CLASIFICACIN DE LAS AGUAS SEGN SU PROCEDENCIA
Aguas fecales o sanitarias
Aguas domsticas
Aguas comerciales, agrcolas e industriales
AGUAS RESIDUALES URBANAS O MUNICIPALES
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CONTAMINACIN DEL AGUA
Aguas fecales o sanitarias.- aquellas que contienen residuos excretados por los humanos.
Aguas domsticas.- producidas en zonas residenciales, cocinas, baos, lavado de la ropa.
Aguas comerciales, agrcolas e industriales.- aquellas que proceden de estas tareas. Las aguas residuales de la industria incluyen los residuos sanitarios de los empleados, las
aguas del proceso de manufactura, las aguas de lavado y las de calentamiento y
enfriamiento. Tienen unas caractersticas y composicin muy definida y diferentes de todas
las dems e incluso diferentes entre los distintos tipos de industrias.
AGUAS RESIDUALES URBANAS O MUNICIPALES; engloban aguas negras o fecales,
aguas de lavado domstico, aguas provenientes del sistema de drenaje de calles y avenidas,
aguas de lluvia y lixiviados.
Se recogen en sistemas de alcantarillado pblico y se envan a centros de tratamiento.
Salvedad de la mayora de aguas industriales
cuya contaminacin es muy especfica y de difcil tratamiento.
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CONTAMINACIN DEL AGUA
La clasificacin de las aguas residuales industriales es la
siguiente:
Domsticas
de Proceso
de Refrigeracin
* de un solo paso
* de recirculacin mltiple
TODAS LAS OPERACIONES INDUSTRIALES
PRODUCEN AGUAS RESIDUALES
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Uso domstico: turbidez, slidos disueltos, coliformes y
compuestos txicos (metales y pesticidas).
Uso industrial: slidos disueltos y en suspensin.
Uso riego: slidos disueltos, metales pesados, sulfatos y
coliformes.
Uso recreacional: turbidez, txicos y coliformes.
Uso conservacin de la vida acutica: oxgeno disuelto, pH,
compuestos organo-clorados, pesticidas y metales pesados.
USOS DEL AGUA
La calidad del agua no es un trmino absoluto,
sino que es un concepto que se relaciona con el uso
o actividad a que se destina: agua potable, uso industrial,
recreacin, riego, conservacin de la vida acutica,
generacin de energa elctrica.
AGUA CONTAMINADA!
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CARACTERIZACION Y EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AGUA
Los agentes contaminantes del agua son de tipo biolgico, qumico y fsico
pH
Temperatura
Turbidez
Conductividad
DBO
DQO
Nitrgeno
Bacterias
Virus
Parsitos
Parmetros a medir
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Contaminantes qumicos:
Pueden ser orgnicos o inorgnicos. Llegan al agua procedentes de actividades domsticas,
industriales y agropecuarias.
Compuestos orgnicos: destacan los hidrocarburos derivados del petrleo, y los compuestos creados por el hombre: plaguicidas, solventes industriales, aceites, detergentes y
plsticos. No son biodegradables.
Dao a la salud humana y el ecosistema
Compuestos inorgnicos.- Entre las inorgnicas estn las sales de metales como el mercurio y el arsnico.
Tienen carcter txico
Slidos suspendidos: Partculas de suelo, slidos orgnicos y slidos inorgnicos
Reduce fotosntesis, interrumpe cadenas trficas, transporta pesticidas, bacterias, metales txicos
Contaminantes fsicos: vertido de aguas a altas temperaturas y Radioistopos solubles en agua o que son biomagnificados en cadenas trficas
Pueden causar mutaciones del ADN, cncer, dao gentico
Calor
Contaminantes biolgicos: Corresponden a desechos orgnicos, tales como materia fecal y restos de alimentos. Tienen
la capacidad de fermentar consumiendo oxgeno. Contienen Agentes patgenos .- Son organismos capaces de producir o transmitir enfermedades.
PRINCIPALES AGENTES Y TIPOS DE CONTAMINACIN ACUTICA
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CONTAMINANTES QUMICOS CON EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA
SUSTANCIAS INORGNICAS
* Arsnico.- Cncer, dao a la sangre, hgado, sistema nervioso.
* Cadmio.- Cncer, problemas pulmonares, presin alta, anemia.
* Cromo.- Cncer?.
* Mercurio.- Dao al sistema nervioso y riones.
SUSTANCIAS ORGNICAS
* Benceno.- Dao cromosmico, anemia, leucemia
* Tetracloruro de carbono.- Cncer, dao al hgado, riones y sistema nervioso central
* Cloroformo.- Dao al hgado y riones
*Dioxinas.- Dao a la piel, cncer, mutaciones. Es la sustancia ms txica conocida
* Bifenilos policlorados (PCBs).- Dao a hgado, rin y pulmones
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S Contaminantes fsicos
CONTAMINANTES DEL AGUA
Temperatura Sabor y olor
Color Turbidez
Slidos Conductividad.
Radiactividad
Contaminantes qumicos
pH
Potencial xido-reduccin Amonio
Alcalinidad Dureza Oxgeno disuelto
Contaminantes orgnicos Nitrgeno y Fsforo
Metales pesados Gases Otros contaminantes
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S Contaminantes biolgicos
CONTAMINANTES DEL AGUA
coliformes totales
coliformes termotolerantes coliformes fecales
Dentro de los coliformes termotolerantes estn presentes la Escherichia coli
y especies de los gneros Klebsiella y Enterobacter.
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S Contaminantes biolgicos
CONTAMINANTES DEL AGUA
Coliformes Totales
Son bacterias aerbicas y anaerbicas facultativas,
gramnegativas, no formadoras de esporas, en forma de bastn
que fermentan la lactosa con formacin de gas de 24 a 48
horas a una temperatura de 35 a 37 C
Coliformes Termotolerantes
Los coliformes termotolerantes son un subgrupo de los
coliformes totales. La diferencia radica en que estos
organismos fermentan la lactosa con produccin de gas a los
44.50.2 C dentro de las 242 horas.
Los Coliformes Fecales como indicador bacteriolgico
Lo que se informa como coliformes fecales en laboratorio es en
realidad una lectura de los coliformes termotolerantes. Este subgrupo
incluye a aquellos coliformes que se desarrollan a una temperatura
elevada de 44.5 0.2 C, sean de origen fecal o ambiental. Como ya se
mencion antes, el grupo coliforme puede provenir de distintas
fuentes; adems de heces humanas y animales pueden provenir del
ambiente.
CLASIFICACIN DE SLIDOS
SLIDOS TOTALES
(700 ppm)
SLIDOS
SUSPENDIDOS
(200 ppm)
SLIDOS DISUELTOS
TOTALES
(500 ppm)
Orgnicos
(75 ppm)
Minerales
(25 ppm)
S. Sedimentables
(100 ppm)
S. no sedimentables
(100 ppm)
Orgnicos
(75 ppm)
Minerales
(25 ppm)
S. Coloidales
(50 ppm)
S. disueltos
(450 ppm)
Orgnicos
(40 ppm)
Minerales
(30 ppm)
Orgnicos
(160 ppm)
Minerales
(290 ppm)
Respirmetro de WARBUG
CLASIFICACIN DE SLIDOS EN AGUAS RESIDUALES
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TRATAMIENTOS DEL AGUA
Clasificacin segn el tamao de la partculas presentes en el
agua
EJEMPLO TAMAO pL NIVEL DE DEPURACIN
Rocas 1 m 0
Piedras 10 cm 1
Guijarros 1 cm 2 Depuracin primaria
Flculos 1 mm 3
Partculas en suspensin100 m 4
Materia supracolidal 10 m 5 Depuracin secundaria
Materia coloidal 1 m 6
Partculas disueltas 0,1 m 7
Depuracin terciaria
Las fronteras de la clasificacin no son cerradas El rdto de la operacin se expresa en funcin de Ce y Cs
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TRATAMIENTOS DEL AGUA
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TRATAMIENTOS DEL
AGUA
PREDESBASTE
(Pala mecnica)
DESBASTE GRUESO
DESBASTE FINO
DESARENADO
DESENGRASE
Medida de caudal
DECANTADOR PRIMARIO Lodos
primarios
Espesador por gravedad REACTOR BIOLGICO
DECANTADOR SECUNDARIO Lodos biolgicos
ESPESADOR POR FLOTACIN
Agua depurada
Tratamiento terciario Desinfeccin
AGUA RESIDUAL URBANA BRUTA
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CONTAMINANTES QUMICOS CON EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA
TECNOLOGIAS CONVENCIONALES
*Los procesos transcurren de manera secuencial;
en tanques y reactores independientes a velocidades altas
TECNOLOGAS NO CONVENCIONALES
*Los procesos se desarrollan en un nico reactor
a velocidades similares a las de los procesos naturales
APORTE DE ENERGA EXTERNA
SIN APORTE DE ENERGA EXTERNA
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TRATAMIENTOS DEL AGUA
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TRATAMIENTO PRIMARIO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
TAMIZ
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TRATAMIENTO PRIMARIO
TAMIZ ESTTICO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
TAMIZ ROTATIVO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
Fig 2.- Reja de limpieza mecnica
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TRATAMIENTO PRIMARIO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
Fig.3.- Sistema de rejas curvas
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TRATAMIENTO PRIMARIO
Fig.5.- Desarenador aireado
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TRATAMIENTO PRIMARIO
Fig.6.- Decantador cilindrico-cnico
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TRATAMIENTO PRIMARIO
Fig.7.- Decantador rectangular
Fig.8.- Decantador circular
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TRATAMIENTO PRIMARIO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
DECANTADOR DE SECCIN CIRCULAR Y SISTEMA DE LIMPIEZA MECNICO
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TRATAMIENTO PRIMARIO
DIFUSOR
DECANTADOR-FLOCULADOR
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TRATAMIENTO PRIMARIO
A f l u e n t e
A i r e C m a r a d e a i r e a c i n
C m a r a d e
d e c a n t a c i n
E f l u e n t e
A b e r t r a d e
6 a 1 3 m m
A l t u r a d e l a
m a n t a d e l o d o s
L i c o r
D e p s i t o
d e l o d o s
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
Tratamiento Biolgico
En la zona de tratamiento secundario algunas veces se aaden reactivos para favorecer la eliminacin de fsforo, o de slidos
coloidales. A este tratamiento qumico no se le debe considerar un
tratamiento secundario.
El tratamiento secundario es un tratamiento biolgico que persigue transformar la materia orgnica del agua residual en
materia celular, gases, energa y agua mediante la actividad de los
micro organismos. A su vez se retienen tambin slidos en
suspensin y slidos coloidales. Algunas veces se generan
problemas por el crecimiento de microorganismos indeseables.
Si bien todos los tratamientos biolgicos consiguen disminuir la D.B.O5 ,
solamente se consigue eliminar nitrgeno y fsforo si se disea el proceso para ello.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
REACTOR BIOLGICO
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
Biodiscos
EfluenteInfluente
Fig. 4.13.- Esquema de un sistema de biofiltros
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
Balsa de fangos activos aireada mediante difusores sumergidos. Se observa claramente la zona de accin de cada difusor.
Balsa de fangos activos aireada mediante turbinas
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
IMAGEN DE UN FLOCULADOR
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
ESQUEMA DE UN TANQUE DE FLOCULACIN
C o n c e n t r a d o r d e f a n g o s
D i s p o s i t i v o d e p u r g a
a u t o m t i c a
S a l i d a d e a g u a
d e c a n t a d a
F l o c u l a n t e
M o t o r
N u b e d e
f a n g o s
N u b e d e
f a n g o s
V a c i a d o
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S Decantador secundario circular y de
limpieza mecnica
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
Decantador secundario. El agua clarificada en este elemento es el agua tratada. De su fondo se extraen los fangos secundarios.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
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TRATAMIENTO TERCIARIO
PROCESO
UNITARIO
Contaminante tpico
eliminado
Aireacin
Gases disueltos
Adsorcin con
carbn activo
Materia orgnica
disuelta
Filtracin
Materia inorgnica
disuelta (iones)
Intercambio inico
Materia inorgnica
disuelta (iones)
Separacin por
membrana
Materia inorgnica
disuelta (iones)
Desinfeccin
Bacterias y Virus
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Tratamiento de aguas residuales
Otras tcnicas
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Tratamiento de aguas residuales
Estructura del carbn activo
CARBN GRANULAR CARBN EN POLVO
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Tratamiento de aguas residuales
smosis inversa
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Tratamiento de aguas residuales
Electrodilisis
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TRATAMIENTO TERCIARIO: DESINFECCIN
Consiste en la eliminacin de microorganismos patgenos presentes en el agua
residual
Hay que diferenciar el concepto de desinfeccin y esterilizacin
Principales enfermedades que se evitan: gastroenteritis, bronquitis, afecciones del
sistema nervioso, afecciones intestinales.
Los tres tipos de microorganismos que las ocasionan: bacterias, virus, quistes
amebianos.
Los agentes productores de enfermedades en orden de frecuencia son:
- Salmonellas, causantes de fiebres tifoideas y otros desrdenes
intestinales.
Shigellas, responsables de enfermedades diarreicas.
Entamoeba histolytica y Entamoeba coli, productoras de disentera.
- Enterovirus: virus poliomiltico, el virus A de la hepatitis infecciosa y el
adenovirus, asociados a las enfermedades entricas y otras afecciones ms
complejas.
Vas de entrada: respiratoria o digestiva
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TRATAMIENTO TERCIARIO: DESINFECCIN
CARACTERSTICAS DE UN DESINFECTANTE IDEAL
- ser capaz de destruir microorganismos patgenos
realizar la desinfeccin en un tiempo prudencial
no producir efectos perjudiciales para los usuarios, ni tener color, olor
o sabor desagradable
ser fcilmente manipulable y almacenable
tener un anlisis fcil y rpido, a ser posible automtico
poseer un tiempo de permanencia de actividad adecuado
no ser excesivamente caro
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TRATAMIENTO TERCIARIO: DESINFECCIN
TIPOS DE DESINFECCIN
- La desinfeccin puede realizarse por varios procedimientos:
* Desinfeccin fsica.- se emplean agentes fsicos como el calor, la luz
o la radiacin ultravioleta.
* Desinfeccin qumica.- empleando productos qumicos como el cloro
y el ozono y sus compuestos.
* Desinfeccin Mecnica.- no es especialmente empleada, sino que su
actuacin es consecuencia de un proceso secundario de su misin
principal.
* Desinfeccin por radiacin.- se realiza por radiacin
electromagntica de rayos gamma. La radiacin gamma se emplea
para desinfectar y esterilizar aguas potables.
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TRATAMIENTO TERCIARIO
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TRATAMIENTO TERCIARIO
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CONSTITUYENTES MS COMUNES DE LODOS
materia orgnica
metales
compuestos qumicos inorgnicos
organismos
La composicin de los lodos depende:
Origen del agua a tratar (urbano, industrial,...)
Proceso de depuracin: biolgico o Fco-Qco.
Los objetivos finales del tratamiento de lodos son:
-Reduccin o eliminacin de olores molestos
-Reduccin del volumen al mximo
-Descomposicin de la materia orgnica
Materia orgnica e
inorgnica inerte +
materia orgnica no
estabilizada
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CONSTITUYENTES MS COMUNES DE LODOS
Los principales tratamientos que se les aplican a los sedimentos
son: -Acondicionamiento
-Espesamiento
-Deshidratacin
-Digestin anaerobia
-Digestin aerobia
-Incineracin.
El proceso normal de los sedimentos consiste en un espesamiento
para reducir el volumen total a manejar y un tratamiento biolgico
o trmico para su estabilizacin.
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PRINCIPALES TRATAMIENTOS DE LODOS
ACONDICIO-
NAMIENTO
ESPESAMIENTO
INCINERACIN
DESHIDRA-
TACIN
DIGESTIN
AEROBIA
Modificacin
de
caractersticas
Concentracin
de
materia slida
Eliminacin
(parcial) de
agua
Reduccin
biolgica de
materia orgnica
Destruccin
de la materia
orgnica
DIGESTIN
ANAEROBIA
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ESQUEMA DE UNA LINEA DE LODOS COMPLETA
LODOS
PRIMARIOS
LODOS SECUNDARIOS
ESPESADOR POR
GRAVEDAD
ESPESADOR POR
FLOTACIN
MEZCLA LODOS CONCENTRADOS
DIGESTOR AEROBIO DIGESTOR
ANAEROBIO
DESHIDRATACIN DE LODOS
SECADO TRMICO
VERTEDERO COMPOSTAJE FERTILIZANTE
acondicionamiento
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PRINCIPALES TRATAMIENTOS DE LODOS
ACONDICIONAMIENTO DEL LODO
Etapa a la que se somete el lodo antes de su concentracin
Podemos diferenciar: ACONDICIONAMIENTO FSICO/QUMICO/TRMICO; etc.
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PRINCIPALES TRATAMIENTOS DE LODOS
ESPESAMIENTO DEL LODO
Los tratamientos aplicados son:
GRAVEDAD FLOTACIN
CENTRIFUGACIN FILTRACIN
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espesador
TRATAMIENTO DE LODOS
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TRATAMIENTO DE LODOS
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LODOS: ESPESADOR POR GRAVEDAD
Conducto dedescarga de
lodos
Conducto dealimentacin
Cuchilla separadorade espuma
Reductor
Rasqueta
Rasqueta
Soporte deldesnatador
Distribuidor dealimentacin
Cuchillas y gomas
Rebosadero
Unidad motriz
Plataforma
PantallaRebosadero
Conducto dealimentacin
Conducto dedescarga de lodos
Pantalla
Motor
Recogidade espuma
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LODOS: ESPESADOR POR FLOTACIN
Flotador por aire disuelto utilizado para el espesamiento del fango activado en exceso
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LODOS: ESPESADOR POR FLOTACIN
Flotador por disuelto utilizado para el espesamiento del fango activado en exceso
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LODOS: ESPESADOR POR CENTRIFUGACIN
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LODOS: FILTRACIN
Los filtros ms utilizados son:
Lechos de arena Filtracin a presin Filtros de banda Filtracin a vaco
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LODOS: FILTRO DE ARENA
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LODOS: FILTRO A PRESIN
Alimentacin
Filtrado
Tela Filtrante
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LODOS: FILTRO A PRESIN
Filtro prensa de placas
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LODOS: FILTRO DE BANDA
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LODOS: FILTRO DE BANDA
Etapas bsicas proceso deshidratacin filtros banda
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LODOS:FILTRACIN A VACO
Torta empapada
con lquido filtrado
Distribuidores
del agua
Tambor
Dispositivo
de agitacin
Formacinde la torta
Zona dedescarga
Zona dedeshidratacin
Zona delavado
Cilindro
Vlvulagiratoria
Raspador
Torta empapada con
lquido de lavado
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LODOS:DIGESTIN ANAEROBIA (1)
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LODOS:DIGESTIN ANAEROBIA (1)
Salida de
sobrenadante
Salida de lodo digerido
Alimentacin
de lodo bruto
GasGas
Gas
Sobrenadante
Lodo en digestin
Calentador
de lodos
ETAPA 1 ETAPA 2
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LODOS:SECADO CONTINUO
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LODOS:SECADO CONTINUO
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LODOS:SECADO CONTINUO
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AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Tratamiento
Visin integrada de aguas y fangos
Pretratamiento: Desbaste, Homogenizacin Tratamiento primario
Flotacin para separacin de grasas Decantacin convencional
Tratamiento secundario Fsico-qumico: en caso de elevado contenido coloidal. Elevada produccin de fango primario y poco estable.
Tratamiento biolgico: - Fango activo en suspensin de media o baja carga
- Fango adherido de lecho fijo mvil
- Tratamiento anaerobio
Tratamiento Terciario: - Eliminacin de nitrgeno
- Eliminacin de SS y DQO no biodegradable por proceso fsico-qumico
para recirculacin de aguas
- Reduccin de la produccin de fangos mediante la aplicacin de ozono,
biologa o mecnica
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AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
INDUSTRIA PAPELERA
Tipos de procesos:
Normalmente pasta blanqueada
Procesos Qumicos:
- Proceso Kraft:
- Digestin Alcalina (NaOH, Na2S) de
la madera que disuelve 40-50% de los
slidos secos
- Residuos: Lejas negras, aguas de
lavado y de blanqueo
- Proceso al Bisulfito: Digestin cida de la
madera
Procesos mecnico y termomecnico
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AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
INDUSTRIA PAPELERA Pasta empleada: Nueva o reciclada (requiere destintado)
Tipos de papel: Desde papel fino a papel embalaje y cartn
Aditivos empleados:
- Cargas de minerales: Caolin, CO3Ca, Talco, TiO2
- Cargas orgnicas (almidn, latex)
- Tintes, sulfato de aluminio
Aguas residuales
- Contaminacin en forma de fibras y aditivos que estn en parte solubles
- Circuitos de agua
* Sistema primario: Reutilizacin en ciclo corto de las fibras que
escapan en el drenaje de la masa de la maquina de papel
* Sistema secundario: Recibe el agua de las cajas de succin,
enjuagues, etc. e incluye un sistema para recuperar fibras por
flotacin
* Sistema terciario: Fuera de la mquina
SS y DQO:
SS: muy variable: Hasta 5000 mg/l
DQO filtrada: 200-1000 mg/l (con destintado)
DBO5: 0.3 0.5 DQO
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AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
EJEMPLOS DE PLANTAS REALES
Tanque
Homogenizacin
Neutralizacin
Coagulacin
Anaerobio
Fango activo
Ablandamiento ???
Papel embalaje. Pasta de papel reciclado
Pasta nueva
Mayor consumo de agua
Menores concentraciones de DQO y DBO5 No anaerobio
Tanque
Homogenizacin Tratamiento
Fisico-qumico
Fango activo
Lecho fijo
movil
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AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Caractersticas del agua bruta : DQO: 4000 mg/l
SST: 3400 mg/l
N-NH4: 5 mgN/l
Tratamiento: TRATAMIENTO PRIMARIO: Decantacin
TRATAMIENTO SECUNDARIO: F-Q; Biofiltracin.
Decantacin
TRATAMIENTO DE FANGOS: Deshidratacin por
centrifugacin
PAPEL RECICLADO
EJEMPLOS DE PLANTAS REALES