Aguas Residuales Parte2
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Universidad de Los AndesFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería QuímicaDpto. de Operaciones Unitarias y Proyectos
Tratamiento de Aguas Residuales. Parte 2/2
CONTAMINACIÓN DEL AGUA
Prof. Yoana Castillo
Web:http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/yoanacastillo/
CONTENIDO
1 Tratamiento de aguas residuales:1. Tratamiento de aguas residuales:Secundario.Terciario.
2. Tratamiento de lodos generados.3. Esquema general de una planta de
tratamiento de aguas residual industrialtratamiento de aguas residual industrial.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO O BIOLÓGICO[1-4]
Objetivos:
Coagulación y eliminación de los sólidos coloidales no sedimentables yCoagulación y eliminación de los sólidos coloidales no sedimentables yestabilización de la materia orgánica, gracias a la acción de una variedadde microorganismos, principalmente bacterias.
En el caso de las aguas residuales industriales, el principal objetivo es lareducción de la concentración de compuestos tanto orgánicos comoinorgánicos.
Los microorganismos se utilizan para convertir la materia orgánica coloidaly disuelta en diferentes gases y tejido celular. Dado que el tejido celulartiene un peso especifico ligeramente superior al del agua, se puedeeliminar por decantación.
TRATAMIENTO SECUNDARIO
Actividades bioquímicas de los microorganismos [1-4]
Requerimientos nutricionales
• Carbono.
• Nitrógeno.
• Fósforo.
• Azufre.
• Iones inorgánicos: K, Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Co.g , g, , , , ,
• Oxígeno, según mecanismo.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
Metabolismo bacteriano [1-4]
Para llevar a cabo los procesos metabólicos, las bacterias obtienen energía apartir de compuestos del medio circundante: carbono orgánico y nutrientes,luego la convierten en energía química útil para la célula generando productosfinales y un residuo orgánico más simple.
TRATAMIENTO SECUNDARIO
Crecimiento bacteriano [3]
S id i i d l bi l ú d él l di t t jSe mide siguiendo los cambios en el número de células mediante un contaje total y de viables o con medidas de peso de la biomasa celular y turbidez.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
Factores que afectan el crecimiento bacteriano [3]
• Temperatura.
• pH.
• Disponibilidad de agua.
• Oxígeno
TRATAMIENTO SECUNDARIO[1-5]
Mecanismo Tipo
Aerobio:Microrganismos aerobios o facultativosconsumidores de oxígeno.
Lodos activados
Filtros biológicos
Biodiscos
Lagunas de oxidación
UASB Reactor anaeróbico de flujo ascendente
Anaerobio: Microorganismos anaerobios, sistemas cerrados sin oxígeno.
Reactor de contacto
Lecho de relleno. Lecho fluidizado
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TRATAMIENTO SECUNDARIO
1. Lodos activados [1-6]Desarrollado en Inglaterra en 1914 por Andern y Lockett, involucra la producciónuna masa activa de microorganismos capaces de estabilizar un residuo por víauna masa activa de microorganismos capaces de estabilizar un residuo por víaaerobia.
Uso de aireación por medio de difusoreso sistemas mecánicos, bajo estascondiciones, los organismos oxidan unaparte del desecho orgánico a dióxido decarbono y agua, para obtener energía ysintetizar la otra parte en forma decélulas microbianas nuevas utilizando laenergía obtenida de la oxidaciónenergía obtenida de la oxidación.
productosotrosNOHCNHCONutrientesOCOHNS bacterias +++→++
• Oxidación y síntesis:
TRATAMIENTO SECUNDARIO[1]
1. Lodos activados. Reacciones:
células orgánicaNuevas Materia
productosotrosNOHCNHCONutrientesO COHNS 275322 +++⎯⎯⎯ →⎯++
CélulasenergíaNH02H5CO5ONOHC 322
bacterias2275 +++⎯⎯⎯ →⎯+
• Respiración endógena:
Tipos de microorganismos presentesp g p• Bacterias, géneros Alcaligenes flavobacterium, Bacillus y Pseudomonas. Enel proceso de purificación son importantes las bacterias nitrificantes; tales comoNitrosomas y Nitrobacter, al igual que la Zooglea ramigera.
• Protozoos y rotíferos que actúan como depuradores de los efluentes. Losprotozoos consumen las bacterias dispersas que no han floculado y los rotíferosconsumen cualquier partícula biológica pequeñas que no se haya sedimentado.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO[1]
1. Lodos activados. Formas de operación• Convencional
• Período de aereación de 5 a8 horas.• Remociones > 90% DBO.
• Aereación por pasos o escalonado.
A ió t
TRATAMIENTO SECUNDARIO[1]
1. Lodos activados. Formas de operación
• Aereación por etapas.• Mezcla completa. Altas cargas. Tiempos de aereación de 1.5 a 3 horas.
• Aereación prolongada
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TRATAMIENTO SECUNDARIO[1]
2. Filtros biológicos [4-5]
• Uso de material de relleno plástico sobre el cual crece una película dei i bimicroorganismos aerobios.
• El agua residual a tratar se distribuye en la parte superior, luego entra en contacto conaire y microorganismo y la materia orgánica se descompone para generar CO2 y máscélulas.• Alturas de filtro hasta 12m.• No reducen más allá del 85% de la materia orgánico.• Más fáciles de operar que los lodos activados.•Producción de sólidos finales mínima.•Para aumentar los rendimientos se puede trabajar en 2 etapas.
TRATAMIENTO SECUNDARIO[1]
3. Biodiscos: Contactor biológico rotativo [4-5]
• Es tan eficaz como los lodos activados.• Requiere menos espacio y fáciles de operar.• Estructura plástica de diseño especial , dispuesta alrededor de un eje horizontal.• El cuerpo típico es de polietileno de alta densidad y gran superficie especifica.• Puede estar sumergido de un 40 a un 90% en el agua a tratar.• Desarrollo de una película de microorganismos, cuyo espesor se autorregula por elrozamiento con el agua.•Producción de sólidos finales mínima.• Pueden usarse varias unidades en serie o paralelo.
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TRATAMIENTO SECUNDARIO[1]
4. Lagunas de oxidación [4-5]
• Grandes lagunas aereadas con tiempos de retención de 3 a 6 días.• Insensibles a las variaciones de carga• Insensibles a las variaciones de carga.• Requieren de grandes extensiones de terrenos.• En zonas frías son poco eficientes.• Sin aereación artificial podrían se anaerobias.
Criterios de diseño se desarrollarán en clases
TRATAMIENTO SECUNDARIO ANAEROBIO[1-6]
Digestión anaerobia
• Procesar aguas residuales con alta carga orgánica DBOde 2000 a 30000mg/L.• Industrias alimentarias.• Es un reactor cerrado sin oxígeno.•La materia orgánica soluble y coloidal se transforma enácidos volátiles que a su vez se transforman en CH4 yCO2. Biogás con alrededor de 65% de metano que puedeser usado.
El i t á id l UASB (U fl A bi• El sistema más conocido es el UASB (Upflow AnaerobicSludge Blanket) mostrado en la figura.• Altos tiempo de retención 30 a 60 días.• Temperaturas: 30-38ºC• pH: 6.6 y 7.6 metano bacterias
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TRATAMIENTO TERCIARIO O QUÍMICO[1,5]
Proceso final en la purificación de efluentes donde se emplean agentesquímicos y físicos con el objeto de eliminar los microorganismos
Tipo Descripción del proceso.
Filtración. Eliminar sólidos que se han arrastrado del sedimentador secundario. Medio filtrante usado: arena, grava, antracita ó combinación.
Adsorción. Eliminar materia orgánica residual del tratamiento biológico, olor, sabor, color. Uso de carbón activado forma granular, que puede regenerarse con vapor o aire a altas T (850ºC)
Oxidación química. Adición de un oxidante fuerte como Oxígeno, ozono, cloro, hipoclorito sódico.
patógenos contenidos en el agua. Los más usados son:
q g , , , p
Electrodiálisis Proceso con membranas selectivas.
Intercambio iónico. Proceso de intercambio con resinas. Elimina iones disueltos.
Ósmosis Inversa. Proceso con membrana selectiva, flujo con presión osmóticas elevadas.
TRATAMIENTO DE LODOS GENERADOS
¿Qué hacer con los lodos provenientes de pretratamientos, sedimentadores primarios y secundarios?
• Proceso de espesado y deshidratación.• Traslado a una zona final de depósito oincineración.
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TRATAMIENTO DE LODOS GENERADOS
Espesado de lodos [1,5]
Por gravedad Por flotación
TRATAMIENTO DE LODOS GENERADOS
Estabilización de lodos de origen biológico.Evitar descomposición incontrolada posterior, puede realizarse por digestión anaerobia.gPuede agregarse cal.
Deshidratación de lodos.• Por centrifugación.• Filtración al vacío.• Filtros prensa de bandas con acondicionamiento previo del lodo con polielectrolito, cal y/o cloruro férrico para obtener sequedad del orden de 45%.férrico para obtener sequedad del orden de 45%.
Disposición final.• Vertedero.• Incineración.
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Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Industria Alimenticia: Maíz 0 Oficina
1 Tanque de descarga general
2 Tamiz
3 Tanque de acondicionamiento
4 Reactor Anaerobio4 Reactor Anaerobio
5 Unidad Anóxica
6 Tanque de aereación lodos activados
7 Sedimentador 1
8 Tanque de espuma del sed 1.
9 Tanque de lodos del sed 1.
10 Biodiscos (fuera de servicio)
11 Sedimentador 2
12 Tanque de espuma del sed 2.
13 Tanque de lodos del sed 2.
14 Unidad de Cloración
15 Tanque de almacenamiento de lodos.
16 Filtro prensa
18 Quemador de Gas Metano
19 Sopladores
20 Centro de Control Maestro.
DQO 12000-40000ppm
Decreto 833
Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Industria Alimenticia: Maíz
Análisis realizados en la planta
• Demanda Química de Oxígeno.• Sólidos sedimentables, totales y volátiles.• Fósforo.• Cloro Residual.• Oxígeno Disuelto.• Nitritos y Nitratos.• Cloruros.• Sulfatos.
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REFERENCIAS
[1] METCALF & EDDY. “Ingeniería de las aguas residuales, tratamiento, vertido y reutilización” Tercera edición McGraw Hill Madrid 1995reutilización . Tercera edición, McGraw-Hill. Madrid. 1995
[2] MADIGAN M, MARTINKO J, PARKER J. “Brock Biología de los microorganismos”. Octava edición, Prentice Hall. Madrid. 1998.
[3] TCHOBANOGLOUS, G. “Sistema de manejo de aguas residuales para núcleos pequeños y descentralizados”. Primera edición, McGraw-Hill. Bogotá. 2007
[4] MONTOYA, R. “Contaminación de Aguas”. Universidad de Los Andes. Venezuela. 2000
[5] RIGOLA PEÑA. M. “ Tratamiento de aguas industriales” Alfaomega grupo editor. [ ] g g g pMéxico. 1999
[6] ROMERO, J. “Tratamiento de aguas residuales”. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Bogotá. 2000