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AGUAS RESIDUALES Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 2.1 ANTECEDENTES

La generación de aguas residuales se remonta a tiempos antiguos, pero es hasta finales de la edad media que en Europa comienzan a emplearse algunos sistemas de depuración de desechos sólidos contenidos en las aguas residuales. De estos desechos, los de carácter orgánico se utilizaban entonces como fertilizantes para granjas o simplemente eran arrojadas a cursos de agua cercanos o tierras sin utilizar [Duarte y Díaz, 2001].

Debido a la creciente preocupación por estos desechos y sus efectos en el medio ambiente, surge en las cercanías del siglo XX la necesidad de estudiar métodos para tratar las aguas residuales y es en Estados Unidos y Europa en donde se concretan dichos estudios, resultando de estos el nacimiento de la primera planta de tratamiento de aguas residuales del tipo de lodos activados, construida en San Marcos, Texas en 1916 [Duarte y Díaz, 2001].

En los siguientes 25 años, la tendencia se inclinaba no sólo a la degradación biológica como tal, sino también al monitoreo de parámetros como la cantidad de oxígeno disuelto en el vertido y sus condiciones físicas como olor, color e incluso sabor; es entonces cuando el control de parámetros como los sólidos suspendidos y la demanda química de oxígeno comienzan a tomar importancia [Duarte y Díaz, 2001].

En la década de 1950, comienzan a darse diversidad de regulaciones y normativas ambientales por parte de los gobiernos de algunas naciones, convirtiendo el tratamiento de las aguas residuales no en un privilegio, sino en un deber. Posteriormente hasta la actualidad, las leyes federales han ido sufriendo cambios con el objetivo de garantizar un mejor tratamiento de dichos vertidos; de igual forma, los procesos de tratamiento han tenido que ir siendo modificados y mejorados tanto para aumentar la eficiencia en el proceso como para su viabilidad y factibilidad económica [Duarte y Díaz, 2001].

En El Salvador entre los años 1971 y 1972, la Administración Salvadoreña de Acueductos y Alcantarillados (ANDA) realizó un análisis de calidad de aguas, esto con el fin de determinar fuentes potenciales de abastecimiento de agua para poblaciones demandantes en El Salvador; los resultados obtenidos en ese entonces mostraron una urgente necesidad de atender los problemas de contaminación en el los ríos Acelhuate, Suquiapa, Sucio, Lempa y Grande de San Miguel, causados en gran medida por los proyectos de urbanización de la época, que generaron un

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incremento en la producción de aguas residuales y que eran vertidas en los mencionados cuerpos receptores [Duarte y Díaz, 2001].

Entre 1976 y 1978, el servicio hidrológico de la Dirección General

de Recursos Naturales

Renovables, generó información sobre la calidad fisicoquímica y bacteriológica de las aguas de los principales cuerpos de agua del país (Ríos Acelhuate, Lempa y otros.) a partir de lo cual surge la primera norma para la clasificación del agua, como indicativo de la factibilidad de uso del cuerpo de agua y sale a la luz la necesidad de implementar sistemas de tratamiento de los vertidos contaminados [Duarte y Díaz, 2001].

En 1980 se establece el programa de monitoreo hidrobiológico para el estudio sistemático de la calidad de las aguas superficiales, el cual se llevo a cabo en veintitrés estaciones situadas en ríos en el interior de El Salvador, mostrando que solamente tres de las estaciones monitoreadas eran de buena calidad; el resto se había visto ya afectado por las actividades domésticas e industriales cotidianas. Dos años después, el Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de Recursos Hídricos (PLAMDARH) publicó los resultados en base a los análisis realizados, concluyendo que la evacuación de los vertidos municipales e industriales sobre los cuerpos receptores estudiados eran los principales causantes de la contaminación de los mismos [Duarte y Díaz, 2001] .

Desde el inicio de la década 1980 se formuló una propuesta para resolver el problema de la contaminación del Río Acelhuate, el más contaminado para entonces, pero debido a la elevada inversión necesaria para la ejecución del proyecto, este fue abandonado En la década de 1990, se estableció el Plan Nacional de Saneamiento, cuyo objetivo era que la mayor parte de la población contara con un mínimo servicio de saneamiento [Duarte y Díaz, 2001].

Es entonces a raíz de los datos publicados, que comienza a darse mayor empuje hacia el área del tratamiento de aguas residuales, con el objetivo de concretar una disminución en los contaminantes de los vertidos generados por la municipalidad y la industria [Duarte y Díaz, 2001].

Finalmente, es en la década de 2000 cuando el Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales promueve la implementación de programas de adecuación ambiental para las empresas existentes y evaluaciones de impacto ambiental para aquellas que iniciaran operaciones, con el objetivo de controlar entre otras cosas los efluentes líquidos expulsados por estas [Duarte y Díaz, 2001].

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2. 2 AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales son las resultantes de cualquier uso, proceso u operaciones de tipo agropecuario, doméstico e industrial, sin que formen parte de productos finales. (CONACYT, 2009). Sus características las vuelven inútiles para su uso en los procesos de los que provienen y en otros de diferente índole [Crites & Tchobanoglous, 2000].

Las aguas residuales pueden clasificarse según su procedencia [Crites & Tchobanoglous, 2000] o de acuerdo a sus características propias [CONACYT, 2009], tal como se muestra en la figura 2.1.

Clasificación de las Aguas Residuales

Según sus características propias

Según su procedencia

Municipales

Industriales

Ordinarias

Especiales

Figura 2.1 Clasificación de las aguas residuales

2.2.1 Clasificación de las aguas residuales

a) Según su procedencia:  Aguas municipales: están compuestas en su mayoría por los efluentes provenientes del uso doméstico, los efluentes industriales, infiltración natural de aguas lluvias y las infiltraciones dadas en el sistema de desagüe. A su vez se consideran aguas residuales de uso doméstico a todas aquellas provenientes de zonas residenciales, zonas comerciales y propiedades institucionales como oficinas privadas y de gobierno [Crites & Tchobanoglous, 2000].  Aguas industriales: Son aquellas provenientes de procesos industriales productivos, es decir, las aguas de desecho de los procesos en las fábricas de diferente índole, tanto alimenticias, como de plásticos, curtiembres, entre otras. [Crites & Tchobanoglous, 2000].

b) Según sus características propias:  Aguas Residuales de tipo ordinario: Agua residual generada por las actividades domésticas de los seres humanos, tales como uso de servicios sanitarios, lavatorios, fregaderos, lavado de ropa y otras similares (CONACYT, 2009). 4

 Aguas residuales de tipo especial: agua residual generada por actividades agroindustriales, industriales, hospitalarias y todas aquellas que no se consideran de tipo ordinario (CONACYT, 2009).

2.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales presentan diversas características físicas, químicas y biológicas; las variaciones en dichas características es lo que las hace diferentes entre sí.

Entre las características físicas tradicionalmente analizadas en las aguas residuales se tienen los sólidos presentes (ya sean suspendidos, disueltos y/o sedimentables), turbidez, temperatura, color y olor. Las características químicas más importantes son pH, nitrógeno total, fósforo total, grasas y aceites (FOG), demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5) y demanda química de oxígeno (DQO). Las características biológicas representan las cargas microbiológicas presentes en las aguas residuales y su importancia se debe a la contaminación que pueden causar las bacterias patógenas cuando pasan al suelo o se infiltran en los mantos acuíferos [Crites & Tchobanoglous, 2000].

2.3 MECANISMOS DE DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

La depuración de las aguas residuales crudas se puede llevar a cabo mediante mecanismos biológicos o químicos. En esta sección se presentan los mecanismos más comunes, donde se describe etapa por etapa la transformación que se realiza y los derivados que se obtienen. En cuanto a estos últimos, se presentan las actividades en las que pueden ser utilizados.

2.3.1 Mecanismos biológicos de depuración

Todos los procesos biológicos que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales se basan en procesos y fenómenos que ocurren en la naturaleza. El tratamiento biológico consiste en el control del medio ambiente de los microorganismos de modo que tengan condiciones de crecimiento óptimas (Nodal, 2001).Los mecanismos biológicos más utilizados para la depuración de aguas residuales se describen a continuación:

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a) Proceso de Degradación Aerobia

En los procesos de degradación aerobia, es decir en presencia de oxígeno, las bacterias heterótrofas oxidan la materia orgánica coloidal disuelta para transformarla en dióxido de carbono (CO2) y agua. (H2O), tal como se muestra en la figura 2.2.

Figura 2.2 Diagrama de red del mecanismo de degradación aerobia [Ramalho R. , 1996]

Durante la digestión aerobia el sustrato se consume de dos formas (Ramalho R. , 1996):  Metabolismo Celular: Parte del sustrato, después de haber sido consumido como alimento por los microorganismos, se utiliza para sintetizar nuevas células de los mismos, lo que conduce a un aumento de la biomasa; para llevar a cabo este proceso se necesita la presencia de nitrógeno. Lo anterior se conoce como fase de Síntesis Celular y puede representarse mediante la reacción siguiente (Giraldo, 2007): Materia Orgánica nitrogenada + Energía  Nuevas Células + Amoníaco  Metabolismo Energético: el sustrato restante se oxida y se obtienen como productos finales CO2 y H2O. Este proceso de oxidación es esencial para la producción de energía de mantenimiento, utilizada por las células para continuar sus funciones vitales, tales como la síntesis de nuevas células y movilidad. Debido a que se consume continuamente la materia 6

orgánica para sustentar el metabolismo celular y el metabolismo energético, la concentración de la misma irá disminuyendo. Una vez que se haya consumido la materia orgánica, los microorganismos entran en la fase de Respiración Endógena. Bajo estas condiciones, se oxida materia celular compuesta por una fracción de bacterias que debido a la falta de alimento mueren y se convierten en alimento para satisfacer las necesidades energéticas y de mantenimiento de las bacterias sobrevivientes. En consecuencia, la cantidad de biomasa se reducirá. La reacción que representa este proceso es la que sigue (Giraldo, 2007):

Respiración: (ec. 2.1)

Respiración Endógena: (ec. 2.2)

b) Proceso de Degradación Anaerobia

En el proceso de degradación anaerobia, la materia orgánica se descompone por la acción de los microorganismos en ausencia de oxígeno y se producen metano (CH4) y CO2 como productos finales.

Luego de la descomposición en diferentes etapas como la Hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y finalmente la metanogénesis .En este proceso compuesto, diversos grupos de bacterias facultativas y anaerobias estrictas utilizan como sustrato en forma secuencial, los productos generados en cada una de las etapas descritas; en la Figura 2.3 se muestra un esquema con las distintas etapas y sus respectivos productos [Rodríguez, s.f.].

El proceso se inicia cuando los compuestos de alto peso molecular, como polisacáridos, proteínas y lípidos, se descomponen por la acción de enzimas extracelulares producidas por las bacterias hidrolíticas. Los productos que se obtienen de esta descomposición son moléculas de bajo peso molecular como los azúcares, los aminoácidos, los ácidos grasos y los alcoholes; que seguidamente son fermentados a ácidos grasos con bajo número de carbonos como los ácidos acético, fórmico, propiónico, butírico y compuestos reducidos como el etanol, además de hidrógeno (H2) y CO2 [Rodríguez, s.f.]. Los productos obtenidos a partir de la fermentación descrita anteriormente son convertidos a acetato, H2 y CO2 por la acción de las bacterias fermentativas. Finalmente, las bacterias metanogénicas convierten el acetato a CH4 y CO2, o reducen el CO2 a CH4. [Rodríguez, s.f.].

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Figura 2.3 Diagrama de red de las etapas de la Digestión anaerobia [Fernandez-Alba et.al, s/f).

Las principales reacciones que se llevan a cabo durante el proceso de la digestión anaerobia se presentan en el anexo YY tabla la tabla YY.1.

Luego de lo descrito anteriormente se observa que la digestión anaeróbica presenta diferentes subproductos, de los cuales puede utilizarse uno de ellos como materia prima de otros procesos, siendo este el metano (biogás) generado.

Dependiendo de las condiciones de operación de los sistemas, estas etapas se llevaran a cabo con diferentes rendimientos, pero esencialmente en todo proceso anaeróbico se obtienen como productos de salida parte de los productos de cada etapa mencionada anteriormente.

A manera de sintetizacion, en la figura 2.4 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se pueden visualizar de manera esquematizada, como se lleva a cabo la depuración de las aguas residuales etapa por etapa, y los diferentes productos que se obtienen, principalmente los procesos ya antes mencionados de degradación aeróbica y anaeróbica, se incluyen la nitrificación y desnitrificacion como complemento, pero no se presenta mayor detalle de estos procedimientos

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2.3.2 Mecanismos químicos de depuración

Son los procesos empleados para remover contaminantes por medio de reacciones químicas y se muestran a continuación:

Precipitación Química: Consiste en obtener los contaminantes del agua residual como un precipitado por medio de la adición de productos químicos, con lo que puede eliminarse del 80 al 90% de la materia total suspendida, del 50 al 55% de la materia orgánica y del 80 al 90% de las bacterias. En el Anexo YY, tabla YY.1se muestran las reacciones químicas más comunes que se llevan a cabo para obtener una sustancia insoluble en los productos y así poder remover los contaminantes del agua residual. Una vez se ha realizado la precipitación, es necesario remover calcio, hierro y aluminio, ya que estos elementos provocan situaciones como las siguientes:  Calcio: genera la dureza del agua y se deposita y acumula en tuberías provocando la obstrucción de estos conductos.  Hierro: afecta las propiedades organolépticas del agua (color, olor y sabor).  Aluminio: Se ha relacionado a su ingesta, la enfermedad de Alzheimer.

a) Cloración

Es una reacción de oxidación que tiene como uno de sus principales objetivos la descomposición de materia biológica, por tanto, una aplicación muy importante es la desinfección. También puede utilizarse para la remoción de compuestos inorgánicos y orgánicos. El cloro rompe las uniones químicas moleculares de bacterias y virus para eliminarlos y por eso mismo, la principal aplicación de la cloración, es la desinfección [Benavides, 1987].

b) Ozonización

Éste es un mecanismo de oxidación del ozono. Las principales característica del ozono son: 1) es muy inestable, y por tanto debe ser generado in situ en el proceso de ozonización; 2) es altamente oxidante, y por tanto se aprovecha esta cualidad principalmente para la eliminación de materia orgánica en las aguas residuales [Universidad de Cádiz, s/f].

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RESPÌRACIÓN

DIÓXIDO DE CARBONO Y AGUA

DEGRADACIÓN AEROBICA

MECANISMO DE DEPURACIÓN

NITRÓGENO

RESPÌRACIÓN ENDOGENA

AMONÍACO

ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES

ACETOGÉNESIS

BIOLÓGICOS COMPUESTO ORGÁNICOS SIMPLES

MATERIA ORGÁNICA

DEGRADACIÓN ANAEROBIA

ACIDOGÉNESIS

HIDRÓLISIS

ÁCIDO ACÉTICO, HIDRÓGENO Y AGUA

ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO

NITRIFICACIÓN

NITRATOS Y AGUA

DESNITRIFICACIÓN

RESPÌRACIÓN

ELIMINACIÓN DE FÓSFORO

FASE ANAEROBIA

ÁCIDO ACÉTICO Y POLIFOSFATOS

METANOGÉNESIS

DISTRIBUCIÓN DE CARBONO Y METANO

NITRÓGENO Y AGUA

FASE AEROBIA

Figura 2.4 Diagrama de red integrado de los mecanismos de depuración biológicos [Elaboración propia, 2010]

DIÓXIDO DE CARBONO METAFOSDATO DE HIDRÓGENO Y AGUA

c) Intercambio iónico

El intercambio iónico es un proceso en el que los iones que se mantienen unidos a grupos funcionales sobre la superficie de un sólido por fuerzas electrostáticas, se intercambian por iones de una especie diferente (no contaminante) en disolución [Ramalho, 1996]

El proceso se realiza mediante resinas de intercambio ya sea aniónico o catiónico; la operación en este proceso se explica en el apartado a continuación [Ramalho, 1996]:  Intercambiadores catiónicos: Se trata del uso de resinas que separan los cationes del agua residual por iones de sodio o iones hidrógeno, como se muestran en las reacciones mostradas a continuación: 2+

Ciclo del sodio

Na2R + M

↔ MR + 2Na

+

Donde R indica resina y M

2+

al catión de

cobre, cinc, níquel, calcio o magnesio. Ciclo del hidrógeno

2+

H2R + M

↔ MR + 2H

+

 Intercambiadores aniónicos: funcionan igual que el intercambio catiónico pero remueven aniones en lugar de cationes, como por ejemplo: sulfatos, cromatos, etc.; estos se sustituyen -

por un anión OH . La reacción general es la que sigue: 2-

R(OH)2 + A ↔ RA + 2OH

-

2-

Donde A representa el anión contaminante

En resumen, los mecanismos de reacción químicos están enfocados a la remoción de contaminantes de tipo orgánico e inorgánico mediante la adición de reactivos inorgánicos; a diferencia de los mecanismos biológicos, cuyo agente de degradación de compuestos son microorganismos vivos. La figura 2.5 muestra los posibles tipos de reacciones químicas y los productos a obtener según el tipo de reacción.

En la figura en cuestión, primero se clasifican las reacciones según el tipo de contaminante a remover (orgánico o inorgánico), en cuanto a los contaminantes básicos pueden ser bases como el Ca(OH)2 o bien sales de ácido débil y

base fuerte como es el caso de los carbonatos

(principalmente de calcio).

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MECANISMO DE DEPURACIÓN QUÍMICO

ORGÁNICOS

INORGÁNICOS

PRECIPITACIÓN CLORACIÓN

OXIDACIÓN

OXIDACIÓN

OZONACIÓN

OZONACIÓN

CONTAMINANTE ÁCIDO + REACTIVO BÁSICO

CONTAMINANTE BÁSICO + REACTIVO ÁCIDO

SAL INSOLUBLE PRECIPITADA

SAL INSOLUBLE PRECIPITADA

CLORACIÓN

CLORO + COMPUESTO ORGÁNICO

CONTAMINANTES MÉTALICOS, NITRITOS, SULFUROS Y CIANUROS

CONTAMINANTES METÁLICOS Y AMONÍACALES

OZONO GENERADO IN SITU COMPUESTO ORGÁNICO COMPUESTO ORGANOCLORANO SATURADO COMPUESTO SATURADO SENCILLO+ OXÍGENO MOLECULAR+ IONES HIDRÓXIDO+ RADICALES SENCILLOS INACTIVOS

HIRÓXIDOS, ÓXIDOS, SULFATOS, NITRÓGENO MOLECULAR, OXÍGENO MOLECULAR

METAL OXIDADO PRECIPITADO Y CLORURO DE NITRÓGENO

Figura 2.5 Diagrama de red integrado de los mecanismos de depuración químicos

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TIPO DE CONTAMINANTE

REACCIÓN

TIPO DE MECANISMO

PRODUCTOS

2.4 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de las aguas residuales consiste en la reducción de los parámetros contaminantes que adquiere luego de haber pasado por un proceso productivo en específico. En esta sección se describe todo lo relacionado al proceso de depuración, por lo que en primer lugar se da una definición de tratamiento, seguidamente se describen los procesos que se pueden seguir hasta obtener el agua residual tratada y por último, los diferentes usos que se le pueden dar a la misma.

2.4.1 Definición de tratamiento

Desde la ingeniería ambiental, el término tratamiento puede definirse como el conjunto de operaciones unitarias físicas, químicas y/o biológicas, cuyo objetivo es la eliminación o reducción de las características no deseadas en las aguas, no importando la procedencia de las mismas (industriales, fuentes naturales, desechos residenciales, entre otros), de tal manera que dichas características no deseables dependerán del uso para el que el agua este destinado, los procesos y condiciones de operación en el tratamiento dependerán de las características esperadas [Crites & Tchobanoglous, 2000].

2.4.2 Proceso de tratamiento de aguas residuales

Un proceso de tratamiento de aguas residuales cuenta con varias etapas que tienen como fin remover cierto tipo de contaminantes, de forma tal, que al unir varias de estas etapas, se obtenga un agua con la calidad necesaria para cumplir con una función de interés (para beber, para riegos, para uso industrial, verter en un cuerpo receptor, entre otros). La clasificación de las etapas, los contaminantes removidos en cada una de dichas etapas y el orden en que estas se llevan a cabo se ilustran en la 0 2.6.

AGUA RESIDUAL

PRETRATAMIENTO (ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS DE GRAN TAMAÑO)

TRATAMIENTO PRIMARIO (ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS SEDIMENTALES Y GRASAS)

TRATAMIENTO SECUNDARIO (DESCOMPOSICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA COLOIDAL Y DISUELTA)

TRATAMIENTO TERCIARIO (AUMENTA LA CALIDAD DE LIMPIEZA DE AGUA)

Figura 2.6 Clasificación de las etapas del tratamiento de aguas residuales

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El pre-tratamiento y el tratamiento primario, en algunas ocasiones la literatura la agrupa en una sola etapa como “tratamiento preliminar”; esta, es necesaria hacerla en todos los casos sin importar el uso final que se le dé al agua tratada, ya que elimina aquellos desechos que pueden causar problemas de transporte del agua por las tuberías o pueden dañar el equipo de los procesos posteriores a este. El proceso siguiente es el tratamiento secundario, que es un proceso biológico que según la existencia o no de un suministro de oxígeno puede ser aerobio o anaerobio; finalmente, se puede llevar a cabo o no, un proceso terciario, llamado también “tratamiento avanzado”, que elimina de forma muy selectiva algunos contaminantes de interés y que eleva la pureza del agua tratada.

En la figura 2.7 se muestra un esquema de los tipos de procesos que se realizan en cada etapa del tratamiento de aguas residuales: Tratamiento de aguas residuales

Etapas Tipo de tratamiento y ejemplos

Pretratamiento

Tratamiento primario

Tratamiento secundario

Tratamiento terciario

Físico: desbaste

Físico: sedimentaci ón, flotación

Biológico aerobio facultativo o anaerobio: lagunas de lodos activados, biodiscos.

Químico: cloración, ozonación, neutralizació n

Figura 2.7 Tipos de tratamiento de cada etapa del proceso de tratamiento de aguas residuales.

Los tratamientos físicos son principalmente la sedimentación, desbaste, tamizado en todas sus variedades (finos, gruesos, de forma rotatoria, etc.) y la flotación (utilizada para la remoción de grasas y aceites principalmente) [Lothar, s/f].

Los tratamientos biológicos se encargan de eliminar la materia orgánica disuelta en el agua residual; Este proceso trata a groso modo de la descomposición de la materia orgánica por medio de lodos activados (que no son más que bacterias que digieren los compuestos orgánicos) llevando las estructuras más complejas a amoníaco (NH3) (el cual es removido también en un proceso de nitrificación/desnitrificación en los mismos tratamientos biológicos), CO2, CH4 (el cual puede ser utilizado como fuente energética) y H2O [Ramalho, 1996]. Finalmente, el tratamiento terciario, para elevar la pureza del agua, elimina cualquier microorganismo que haya subsistido o no haya sido separado del agua, metales, sales o

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elementos que sean de interés, utilizando mecanismos químicos tales como la oxidación por cloración u ozonización, neutralización, etc. [Ramalho, 1996].

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En la

figura 2.8 se muestra un ejemplo de tratamiento completo de aguas residuales, es decir, tratamiento preliminar, secundario y terciario en conjunto.

X-110 Separador de rejas Agua residual

A-2

A-1

M-201 Tanque homogenizador

H-201 Tanque sedimentador

R-210 Tanque de lodos activos

Lodo de desecho A-3

Sóilidos P-17

L-201 Bomba

A-4

Cloro

H-301 Tanque sedimentador

Efluente

R-310 Reactor Biológico A-5

L-301 Bomba Lodo de desecho Figura 2.8 Ejemplo de un tratamiento completo de aguas residuales

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elementos que sean de interés, utilizando mecanismos químicos tales como la oxidación por cloración u ozonización, neutralización, etc. [Ramalho, 1996].

Las corrientes (simbolizadas con rombos) mostradas en la Figura 2.8, son detalladas y descritas en la tabla 2.1 mostrada a continuación:

Tabla 2.1 Corrientes del diagrama representativo de una PTAR Corriente

Descripción

A-1

Agua residual sin sólidos suspendidos de gran tamaño

A-2

Sobrenadante del reactor mezclado de lodos activos R-210, más A-3

A-3

Lodos recirculados del tanque sedimentador H-201

A-4

Sobrenadante del tanque sedimentador H-201

A-5

Lodos purgados del tanque sedimentador H-301

En el proceso mostrado, se cuenta con varias operaciones que cumplen una función en específico, estas se detallan en la 2

Tabla 2.2 Funcionamiento del proceso de tratamiento de lodos Equipo

Operación

Rejas

Desbaste

Tanque homogenizador Tanque de lodos activos

Homogenización

Función Separa los sólidos de gran tamaño, tales como palos, bolsas, ropa, etc. Homogeniza el agua residual por medio de un mezclador. Descompone por medio de microorganismos

Digestión

aerobios la materia orgánica disuelta y parte de la que se encuentra suspendida. Descompone la materia orgánica que no haya sido

Reactor biológico

Digestión

descompuesta en la digestión anterior, con la ventaja que se tiene tratamiento aerobio, anaerobio y facultativo en una sola operación.

Tanque sedimentador Suministro de cloro

Sedimentación

Cloración

Remoción de sólidos sedimentables, puede encontrarse antes de tratamiento secundario. Elimina por oxidación todos los microorganismos y la materia orgánica que queden.

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Las condiciones de operación de cada equipo, así como también las corrientes de entrada y salida se muestran en la tabla 2.3.

Tabla 2.3 Condiciones de operación de cada equipo Equipo

Corriente de entrada

X-110 Separador de

Agua residual

sólidos de gran tamaño

M-201 Agua residual desbastada

homogenizador R-210

Agua residual homogénea

Tanque de

con materia orgánica

Lodos Activos

disuelta y suspendida

H-201 Tanque sedimentador

salida Agua residual sin

rejas

Tanque

Corriente de

Agua residual homogenizada

Agua residual y lodos Agua clarificada y

Agua con sólidos

lodos

suspendidos

sedimentados

Agua clarificada sin sólidos

Agua sin materia

R-310

suspendidos, ni grasas ni

orgánica con 50 a

Biodiscos

tóxicos con una DBO5 de

55% de la DBO5

2

0.03 a 0.15Kg DBO5/m d H-301 Tanque sedimentador

Agua con sólidos no sedimentables

decantada

Agua clarificada

2.4.3 Tratamiento de lodos generados por las plantas de tratamiento

Las operaciones unitarias de una PTAR son el pre-tratamiento y los tratamientos primario, secundario y terciario. Todas estas etapas producen desechos; el pre-tratamiento produce arenas, basura y grasas, mientras que los desechos que salen de los tratamientos posteriores son desechos líquidos, gelatinosos y de naturaleza biológica; éstos últimos son conocidos como lodos o fangos. Las operaciones unitarias que componen el tratamiento de lodos se enlistan a continuación [Perry, 1997].

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 Métodos de secado: Los lodos producidos en las PTAR necesitan tener condiciones de concentración de sólidos específica para que puedan tratarse óptimamente en las demás operaciones de tratamiento de lodos; es por eso que los métodos de secado se pueden ocupar en cualquier punto del tratamiento de lodos para dar esas condiciones deseadas. Las operaciones que pueden cumplir este objetivo son:  Centrifugación.  Espesamiento por gravedad.  Filtración al vacío.  Métodos de estabilización: Los lodos salientes de los tratamientos tienen que tener condiciones de estabilidad química específicas para evitar que se descompongan o provoquen malos olores. Las operaciones que pueden cumplir este objetivo son:  Digestión anaerobia.  Digestión aerobia.  Estabilización química.  Métodos de disposición final: Una vez los lodos estén estabilizados necesitan depositarse en un lugar adecuado. Las alternativas de disposición son:  Incineración.  Uso como abono orgánico.  Rellenos Sanitarios.

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