USO DEL SISTEMA DE PELICULAS FIJAS SUMERGIBLES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS

APLICACIN DEL SISTEMA DE PELICULAS FIJAS SUMERGIBLES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS

RESUMEN:

MATERIA ORGNICAGRASASCARBOHIDRATOSPROTEINASMICROORGANISMOS:

RESPIRAN,COMEN,METABOLIZAN Y GENERAN RESIDUOS, MULTIPLICAN Y CRECEN.

REACTOR DE BIOPELICULAFENOMENO DE BIOPELICULA

MICROORGANISMOSPELICULA.

FUENTE DE AIRE

PROBLEMA PRINCIPALUsando el proceso de pelculas fijas sumergibles se estar proporcionando el habitad adecuado para que los microorganismos estabilicen la materia orgnica y sta se pueda remover de las aguas residuales domsticas?

PROBLEMAS ESPECFICOSQu caractersticas correspondientes a la DBO5 y DQO tienen los parmetros de calidad del agua residual antes y despus de la aplicacin del proceso de pelculas fijas sumergibles ?

Cul es el porcentaje de remocin de DBO5 y la DQO que alcanzan las aguas residuales domsticas tratadas con el proceso de pelculas fijas sumergibles?

Hiptesis General

El uso del sistema de pelculas fijas sumergibles en el tratamiento de aguas residuales domesticas logra alta eficiencia en la reduccin de DBO y DQO en las referidas aguas.

HIPOTESIS ESPECFICAS:

Las caractersticas correspondientes la DBO5 y la DQO que presentan los parmetros de la calidad del agua residual son muy altas, esto antes de la aplicacin del proceso de pelculas fijas sumergibles en su tratamiento.

Los parmetros de calidad del agua residual domstica despus de ser tratadas con el proceso de pelculas fijas sumergibles tienen caractersticasde DBO5 y DQO muy por debajo de los lmites mximos permisibles siendo el porcentaje de remocin de 90% en promedio.

OBJETIVO:DEMOSTRAR QUE EL USO DEL SISTEMA DE PELCULAS FIJAS SUMERGIBLES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES LOGRA HASTA EL 90% DE EFICIENCIA EN LA REMOCIN DEL DBO5 Y DQO MEDIANTE LA DETERMINACIN ANALTICA DE DICHAS VARIABLES.

OBJETIVOS ESPECFICOS:Evaluar las caractersticas correspondientes a slidos totales, suspendidos, la DBO5 y DQO que tiene la calidad del agua residual domstica antes y despus de ser tratadas con el proceso de pelculas fijas sumergibles

Cuantificar el porcentaje de remocin de las caractersticas citadas anteriormente y las correspondientes a la DBO5 y DQO del agua residual domstica con la aplicacin del proceso de pelculas fijas sumergibles.Variables:Variables dependientes Porcentaje (%) de reduccin de DBO5 y DQO en aguas residuales. Variable IndependienteRemocin de DBO5 y DQO por el sistema de pelculas sumergibles.Indicador de la variable dependiente:Concentracin inicial de DBO5 y DQO en aguas crudas.Indicadores de la variable independiente:El rea de contacto de medio plstico, el tiempo de retencin y el volumen del reactor, caudal medio de aguas residuales, la concentracin de materia orgnica del influente y la concentracin de materia orgnica deseada en el efluenteantecedentesToc, Manuel :-El empleo de MICROORGANISMOS benficos y no benficos en el tratamiento de aguas residuales domsticas

Fioravanti, Marcos; Vega Natalia (2003), en su tesis de investigacin Eficiencia de los microorganismos (EM) en la estabilizacin de aguas y lodos residuales para su reso en agriculturaNacional:Vargas Pedro (2005), tesis de maestra Efectos de los microorganismos eficaces EM en el tratamiento de aguas servidas del C.P Huaripampa- Olleros Huaraz

Mundial :AGUAS RESIDUALESAguas procedentes de hogares o de la industria que se recogen y se transportan por el sistema de alcantarillado Agua que no tiene valor inmediato para el fin para el que se utiliz ni para el propsito para el que se produjo debido a su calidad, cantidad o al momento en que se dispone de ella.

Tcnicamente se podra definir como aquella que ha sufrido una alteracin en sus caractersticas fsicas, qumicas o biolgicas por la introduccin de contaminantes como residuos slidos, biolgicos o qumicos, municipales, industriales, agrcolas etc. Afectando as los ecosistemas acuticos y su entorno (EPA 2000).Definicin:

TIPOS:AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES:proceden de cualquier actividad o negocio en cuyo proceso de produccin, transformacin o manipulacin se utilice el agua. AGUAS RESIDUALES URBANASAguas negras o fecalesAguas de lavado domsticoAguas provenientes del sistema de drenaje de calles y avenidasAguas de lluvia y lixiviados

TIPOS DE CONTAMINANTES:CLASIFICACION DE LOS CONTAMINANTES:ORGANICOSINORGANICOSMICROORGANISMOS Vertidos urbanosVertidos industrialesContaminacin difusa (lluvias, lixiviados, etc.) CONSECUENCIA DE LOS VERTIDOSDAOS A LA SALUD PUBLICA:EUTROFIZACION:Un aporte elevado de nitrgeno y fsforo en los sistemas acuticos propicia un desarrollo masivo de los consumidores primarios de estos nutrientes; zoo, fitoplancton y plantas superiores. APARICION DE FANGOS Y FLOTANTESAgotamiento del Contenido en Oxgeno:Influencias en el medio receptor

CARCTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES-Composicin (Sustancias Quimica):

99%H2O1%sOLIDOSSolidos disueltosSolidos suspendidosorganicosinorganicosSulfatosNitratosClorurosCarbonatosbicarbonatosProteinasLipidoscarbuidratosPRINCIPALES PARMETROS DE CARACTERIZACIN DE AGUAS RESIDUALES EN EL PER

PARAMETROUNIDAD DE MEDIDAACEITES Y GRASAmg/LCOLIFORMES TERMOTOLERABLESNMP/100mLDEMANDA BIOQUMICA DE OXGENO DBOmg/LDEMANDA QUMICA DE OXGENO DQOmg/LpHunidadesSOLIDOS TOTALES EN SUSPENCINml/LTEMPERATURACMETODOS DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALESETAPA PRIMARIA:Tratamientos fsicos como:DecantadoFiltradoDesbastedesaceitadoETAPA PRELIMINARMedir y regular el caudal de agua que llega a la planta.Extraer los slidos flotantes grandes y la arena (a veces, tambin la grasa).para eso usamos las rejas y el desarenador.

ETAPA SECUNDARIAEntre los tratamientos secundarios estn:

Lagunas de estabilizacin Lagunas aireadas Barros activados Lechos percoladores Procesos anaerobios de alta carga

Procesos biolgicos tendientes a remover la materia orgnica biodegradable.

ETAPA TERCIARIATiene como objetivo suprimir algunos contaminantes especficos tales como los fosfatos que provienen del uso de detergentes domsticos e industriales y cuya descarga en cursos de agua favorece la eutrofizacin,

TIPOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALEStratamiento aerbicotratamiento anaerbicotratamiento fiisicoquimicoMETODOLOGACmara fotogrficaProbetas de 1 y litro.Alcohol antispticoEnvases para muestras.CoolerGuardapolvo.GABINETE:ComputadoraCalculadoraImpresora.USB.Hojas de resultados de anlisis de ensayos (laboratorio)Cuaderno de apuntes.

MATERIALES Y EQUIPOSMATERIALES DE INVESTIGATIONAgua residual del distrito del TamboReactor de vidrio y accesorios MATERIALES DE CAMPOINSTALACIN:Guantes de caucho.Wincha metlicaBaldes de plsticoJarras de plstico de 1 y litroCmara fotogrfica.MONITOREOEtiquetasHojas de monitoreoGuantes quirrgicoMascarillasLibreta de campoMtodos:generalespecificoMtodo cientficoDescriptivo experimentalPre- experimental

DBO5 y DQO del agua antes del tratamiento con proceso PFSDBO5 y DQO del agua despus del tratamiento con proceso PFSDiseo de la investigacin

Pre prueba post pruebaPoblacin y muestraPoblacin: constituida por dos puntos de control y monitoreo.Muestra : parte representativa de la poblacin.PROCEDIMIENTO METODOLGICOFase pre campo:Descripcin del procesoModelo terico o PremisasDeduccin de ecuacionesMODELO TERICO PARA REPRESENTAR EL PROCESO

MARCO CONCEPTUAL

PROCESO = REACCION BIOQUMICA :

A + B = C + D

ALIMENTOIncremento DE MICROORGANISMOSMATERIA ORGANICA ESTABILIZADAMICROOORGANISMOSFASE PRE CAMPO :MARCO CONCEPTUAL:Premisas.El reactor es de flujo tipo pistn, la concentracin DBO varia.La concentracin de MO varia a lo largo del reactor, disminuye en el sentido del flujo.Flujo horizontal, sin mezcla retrograda.La reaccin es de segundo orden e irreversible.La concentracin de microorganismos esta en funcin de rea de la pelcula.Productos : MO estabilizada y aumento de microorganismos.La relacin de reactantes varia continuamente.Los reactantes A y B no tienen relacin estequiomtrica.B existe siempre para cualquier concentracin de A.Flujo turbulento ,que favorece , la mezcla de microorganismos ,sustrato y oxigeno.Flujo turbulento, que favorece el desprendimiento de la biopelcula.Proceso a densidad constante, despreciando temperatura.Proceso realizado en rgimen estacionario.ECUACIONES A USAR:

Tr = V/Q 1Tr: Tiempo de retencinV: Volumen del reactorQ: caudal

Para obtener el rea total de contacto At (medio plstico) en metros cuadrados, se aplica el valor de la densidad del medio en m2/m3.

FASE CAMPOSi asumimos un caudal igual 240 a 250 ml/min adecuado para la alimentacin manual y un tiempo de retencin el cual puede ser calculado con la ecuacin:

:

Tr=1/kSo(PDS0-1)ln[(1-xaSo/PD)/1-xa.]

Donde: K = 0.016 d-1(mg/L)-1P = 1.42 mg/cm2So = DBO del influente =210 mg/l.Xa= % de remocin de DBOD = densidad del plstico el cual corresponde al empaque comercial para biofiltros, = 30 ft2/ft3 = 98.4 m2/m3 a usar en las pelculas, del cual solo se usar el 70%:

D = 98.4 x 0.7 = 68.88 m2/m3 = 688 cm2/cm3

Tr=1/(10.0016x2101.42x 680210-1)ln[1-0.898(210/1.42x688)/1-0.898]

Tr = 0.1679 das = 4.031 horas.

Luego calculamos el volumen del reactor:

Tr = V/Q V = Tr Q = 4.031 horas x (240 ml/min)(60 min/1Hor)(1L/1000 ml) = 58.04 litros.DIMENSIONVALORUNIDADLARGO5.2dmANCHO3.5dmTIRANTE3.19dmVOLUMEN58.04dm3CUADRO N 3DIMENSIONES DEL REACTOR PFS EXPERIMENTAL

DIMENSIONES DE LAS PELICULASVALORUNIDADANCHO/PLACA23.50cmLARGO/PLACA20.0cmAREA 2 CARAS/PLACA940.0cm2AREA DE ORIFICIOS160 cm2AREA/PLACA CON ORIFICIOS780.00cm24/PLACAS/SECCION3120.00cm22SECCIONES CON PLACAS6240.00cm2CUADRO N 4DIMENSIONES DEL MEDIO PARA BIOPELCULA EN EL REACTOR PFS EXPERIMENTAL

PRUEBAS EXPERIMENTALES* solidos totales = Mtodo gravimtrico (P2 P1 )1000/100.= mg/l* solidos totales en suspensin = filtracin - Mtodo gravimtrico (P2 - P1)*1000/100 = mg/l*solidos sedimentables = cono Imhoff = Sedimentacin = lectura directa en el cono mL / L.

* Solidos disueltos totales = despus de filtrar = mtodo gravimtrico = (P2-P1)* 1000/100 mg/L %DQO = mtodo del K2Cr2O7 = Sustancias Oxidable = K2Cr2O7 sobrante se valora con Sal de Mohr. ( (NH4)2Fe (SO4)2.6H2O

* DBO = se basa en determinar la disminucin de la presin del Oxgeno existente en un sistema cerrado donde se encuentra encerrada la muestra de agua residual de la cual se ha inhibido el nitrgeno para no causar nitrificacin y se ha retirado el co2 como carbonato de sodio cuando reacciona con el NaOH.

Muestra de aguaResidual flora bacterianaAire = 21% O2 + 79% de N2 CO2

Mecanismo de lecturaLector digitalPortador de muestra

Sensor de lecturaBIOMETRO U OXMETRO MODELO: WTW- oxitopDETERMINACION DE COLIFORMES TOTALES :PRINCIPIO : FILTRACIN DE MUESTRA POR UNA MENBRANA DE NITRATO DE CELULOSAINCUBACION EN UN MEDIO SELECTIVO A 35C ADICIN DE DETERMINADOS COLORANTES PERMITEN QUE LA PRODUCCIN DE CIDO Y ALDEHDO DEBIDA A LA FERMENTACIN DE LA LACTOSA SEA VISUALIZADA POR LA FORMACIN DE COLONIAS ROJAS CON BRILLO VERDE METLICO, TPICAS DE COLIFORMES TOTALES.PROCEDIMIENTO:1.- Preparacin de placas petri.2.- Preparacin de los medios de cultivo.3.- Preparacin de muestra.4.- Filtracin e incubacin de la muestra.5.- Recuento.

DISCUSIN DE RESULTADOSRESULTADOS EXPERIMENTALES SOBRE SLIDOS TOTALES (mg/L)

P1 = 54.725 g P2 = 54.800 gAplicando formula :(P2-P1) 1000/100 = (54.800 54.725)1000/100 =0.748 g = 748 mgL/L.

RESULTADOS EXPERIMENTALES SOBRE SLIDOS SUSPENDIDOS

P2 =54.725 P1 = 54.500(P2-P1)1000/100 = (54.747-54.725)1000/100 = 0.225g = 225 mg.

RESULTADOS EXPERIMENTALES SOBRE SLIDOS SEDIMENTABLESUsando cono Imhoff de 1 litro con lecturas directas en mL.MUESTRASOLIDOS SEDIMENTABLESINFLUENTEmL/LEFLUENTEmL /L% REMOCIN115380.00213284.62316475.00416381.25514378.57612283.33712375.00815286.67913192.311012191.67PROMEDIO13.82.482.84RESULTADOS EXPERIMENTALES PARA EL REACTOR PFS

DBO = lectura directa en el oxmetro o bimetro.

DQO = (A-B)N*1000/V muestra.DQO = (29.2 5.8)*0.25*1000/30 = 195.52DBO REAL VS DBO CALCULADA. MUESTRADBO REAL mg / lit.DBO CALCULADO mg / lit.INFLUENTEmg /litEFLUENTEmg /lit.REMOCION % BREMOCIN %EFLUENTEmg/ lit117015.1391.16.3986.7222.57216017.4489.106.5486.8820.99322020.990.505.6985.9430.93415013.3591,106.6887.0319.45520020.6089.75.9686.227.60618516.8390.96.1786.4525.30714011.6291.706.8487.2217.89819018.6290.206.1086.3725.89921520.8590.35.7685.9330.251020519.0690.75.8986.1128.47PROMEDIO183.517.4490.4686.4824.93Muestra N1COLIFORMES TOTALESINFLUENTECOLIFORMES TOTALESEFLUENTE01180 UFC/100 mL31UFC/100 mL02170 UFC/100mL35 UFC/100 mL.CUADRO N 10COLIFORMES TOTALESFuente: elaboracin propia de los autores.