UNIDAD 3Desinfección y tecnologías para el

tratamiento de e aguas (T. Terciario)

Ingeniería y Gestión de Medio AmbienteMSc. Ing. Alejandro Barbachan.

26 de Mayo de 2016

Temas de hoy1. Principios de tratamiento terciario y

desinfección2. Tecnologías “estado del arte”3. Preguntas

Gestión responsable del aguaTratamiento Humedales artificiales http://www.youtube.com/watch?v=XXgFzHZ3WZAhttp://www.youtube.com/watch?v=CUM0QXRIRwg

Recuperación de cuerpos de agua – Lago en huaral

http://www.youtube.com/watch?v=8DEes4PcSOc

Preventivo (en la fuente)Eliminación o minimización

de la contaminaciónEficiencia del uso del agua

Estrategias

Operaciones Unitarias del tratamiento AR

1. Tamizado2. Desarenado3. Coagulación/ floculación4. Sedimentación5. Filtración6. Eliminación de sustancias disueltas7. Desinfección (clorinacion, luz ultravioleta

UV, ozonizacion)

Operaciones unitarias Agua Potable

Tratamientoterciario

6. Eliminación de sustancias disueltasSi las sustancias disueltas constituyen un

problema, se dispone de:1. Aireación, para eliminar hierro y

manganeso2. Ablandamiento, para eliminar sales

incrustantes de calcio y magnesio iones Ca +2 y Mg+2

3. Carbón activado para eliminar contaminantes orgánicos

4. Osmosis inversa para eliminar sales disueltas, sustancias orgánicas, bacterias y virus.

UltrafiltraciónFiltración a nivel molecular mediante el uso de una membrana semipermeable, que separa según el peso molecular y la dimensión de las partículas. las moléculas más gruesas que los poros son rechazadas mientras que las pequeñas son "permeadas" a través de la membrana. Usos: Eliminación completa de partículas en el

tratamiento y la potabilización del agua.Recuperación y tratamiento de ciertos

condensados contaminados en procedimientos industriales.

Equipos de ultrafiltración

OsmosisEs la difusión natural de moléculas a través de una membrana semipermeable. Cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones separadas por una membrana semipermeable se genera un flujo desde la solución mas diluida a la mas concentrada, hasta igualar la concentración de ambas.

En un tiempo “t”

20 g de X 1.0 litro

Agua(20 g/l)

Membrana Semiperme

able

Flujo de Moléculas de agua (400 ml)

Solución A 80 g de X 2.0 litros

Agua(40 g/l)

Solución B

20 g de X 0.6 litros

Agua(33.3 g/l)

80 g de X 2.4 litros

Agua(33.3 g/l)

20 g de X en 1 litro

80 g de X en 1 litro

Membrana Semipermea

-ble

A B

Presión

Osmótica

Osmosis InversaEs la difusión del agua, mediante una membrana semipermeable, de la solución mas concentrada a la solución mas diluida. Para ello es necesario de aplicar una presión.En la práctica la presión utilizada en la ósmosis inversa es entre 5 y 20 veces la presión osmótica.

20 g de X en 1 litro

80 g de X en 1 litro

Membrana Semiperme

a-ble

A B

Presión osmosis Inversa

Osmosis Inversa

Membrana

Intercambio Iónico

Remueve iones indeseables, transfiriéndolos a un material solido, el cual los acepta cediendo un numero equivalente de iones de una especie deseable.

Son polímeros sintéticos que han sido funcionalizados para intercambiar iones, se comportan como ácidos o bases y/o adsorbentes sólidos Columna de intercambio iónico

Intercambio IónicoAplicaciones

Ej. GalvanoplastiaRecuperación de

metales de las aguas de lavado

Recuperación y reciclado de aguas de proceso:

Baños de cromo, níquel, cobre, etc.

Aguas de lavado con cianuro.

Mecanismos del intercambio iónico R – H + M 2+ R -M + H +

Resina catiónicaIntercambian iones positivos (cationes)

R – OH + N -2 R - N + OH –

Resina aniónicaIntercambian iones negativos (aniones)

H + + OH – H2O

7. DesinfecciónPara asegurar que el agua esta libre de

agentes patógenos perjudiciales es necesario desinfectarla.

Los métodos de desinfección empleados son: - Cloración - Ozonización - Luz ultravioleta

Desinfección por cloraciónEs el método mas común para

desinfectar aguaLos dos parámetros fundamentales para

una cloración eficaz son la dosificación y el tiempo de contacto.

Uno de los problemas que presenta el cloro es que se combina con sustancias orgánicas naturales que pueden estar presentes en el agua para formar compuestos probablemente cancerígenos

CLORACION

http://www.youtube.com/watch?v=SKOZjxMcVRc

Desinfección con UVCuando el agua está expuesta a la luz del sol,

se eliminan los gérmenes, las bacterias y los virus.

Este proceso natural de la desinfección se puede utilizar con más eficacia  aplicando la radiación ultravioleta UV de una manera controlada.

http://www.youtube.com/watch?v=PPxAjExmaR0

Desinfección por ozonizaciónEl ozono es un fuerte

agente oxidante que oxida substancias orgánicas, pesticidas y mata organismos patógenos tales como virus o bacterias.  

El ozono desinfecta, descompone contaminantes orgánicos, no hay generalmente sub-productos posiblemente daňinos.

OZONIZADORhttp://ozonovida.wordpress.com/

2. Técnicas avanzadas de remoción de contaminantes

Estado del arteLa presencia de metales pesados en aguas residuales y

superficiales se ha convertido en un serio problema de salud pública y ambiental.

La técnica convencional para la remoción de metales pesados consiste en la insolubilización de los metales por el ajuste de pH.

La adsorción es una técnica convencional pero eficiente para remover metales pesados o compuestos orgánicos de soluciones acuosas. En la mayoría de los casos estos materiales son altamente porosos y proveen áreas superficiales adecuadas para la adsorción.

Remoción por adsorción

Requiere altos consumos energéticos. (Hu Jing, et al. 2006)

Algunos presentan deficiencias por los costos y las técnicas necesarias para su reactivación (desorción) luego de la saturación.

Técnica convencional pero eficiente para remover metales pesados o compuestos orgánicos de soluciones acuosas.

altamente porosos y proveen áreas superficiales adecuadas para la adsorción

Procesos Avanzados de Oxidación (AOP)pre-tratamiento antes de un tratamiento

biológico para contaminantes resistentes a la biodegradación

post-tratamiento para efectuar un pulido de las aguas antes de la descarga a los cuerpos receptores.

¿Cuál es la explicación de la eficiencia de estas técnicas?Poseen una mayor factibilidad termodinámica

y una velocidad de oxidación muy incrementada por la participación de radicales, principalmente el radical hidroxilo, HO•. Esta especie posee propiedades adecuadas para atacar virtualmente a todos los compuestos orgánicos y reaccionar 106-1012 veces más rápido que oxidantes alternativos como el O3.

Tendencia creciente pero muy poco aplicados en los países de economías emergentes.

OXIDANTE

[HO]

AOPO3

H2O2

O3/H2O2

O3/UVH2O2/UVFenton

Fotocatalisis

ESPECIE E° (Volt) vs ENH

* F2 3.03

HO 2.80O 2.42

O3 2.07

H2O2 1.77

KMnO4 1.67

HBrO 1.59

ClO2 1.50

HClO 1.49

Cl2 1.36

oxidación química

CONTAMINANTE

* Considerado como referencia, por ser el elemento más oxidante.

COPs“Contaminantes

OrgánicosPersistentes”

Potencial de oxidación

Productos de degradación

CO2 + H2O