• Author / Uploaded
• Davys Cambios

Citation preview

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

DESCRIPCIÓN DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y FANGOS MONOGRAFIA

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO CIVIL

P R E S E N TA:

MARCELO APOLINAR VÁZQUEZ

COATZACOALCOS, VER., SEPTIEMBRE DEL 2011

AGRADEZCO…

A mis padres Marcelo y Socorro que siempre estuvieron apoyándome en todo momento, en las buenas y en las malas, siendo merecedores de mi cariño y respeto, respondiéndome siempre con un si, en lugar de un no puedo.

A mi padrino Erasmo Martínez por ayudarme cuando más lo necesitaba, por brindarme amistad y cariño sincero.

A mi hermana Jenny que siempre confió en mi, dándome apoyo, seguridad y cariño, por permitirme ser un ejemplo para ella.

A mi novia Esmeralda que es parte fundamental de mi vida y por su gran apoyo incondicional, brindándome amor, ternura y cariño.

A dios, por brindarme la oportunidad de vivir, de estudiar, dando fuerza y sabiduría, y por darme las personas más maravillosas antes mencionadas.

INDICE INTRODUCCION JUSTIFICACION OBJETIVO GENERAL OBJETIVO PARTICULAR

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

PAG.

CAPITULO I RECICLAMIENTO DEL AGUA TRATADA (DESCRIPCION) Tratamiento Físico Químico. Tratamiento Biológico. Tratamiento Químico. Etapas del Tratamiento. Pre Tratamiento.

12 16 18 19 21

CAPITULO II TRATAMIENTO PRIMARIO 2.1. 2.2. 2.3. 2.4.

Remoción de sólidos. Remoción de Arena. Tanque de Sedimentación Primaria en Planta de Tratamiento. Sedimentación.

29 29 30 30

CAPITULO III TRATAMIENTO SECUNDARIO 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8.

Filtros de Desbaste. Fangos Activados. Camas Filtrantes (Camas de Oxidación). Placas Rotativas y Espirales. Reactor Biológico de Cama Móvil. Filtros Aireados Biológicos. Reactores Biológicos de la Membrana. Sedimentación Secundaria.

34 35 36 37 37 38 39 39

CAPITULO IV TRATAMIENTO TERCIARIO 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

Filtración. Lagunaje. Tierras Húmedas Construidas. Remoción de Nutrientes. Desinfección.

41 42 44 44 45

2

5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6.

CAPITULO V EL TRATAMIENTO DE FANGOS La Desinfección Anaeróbica. La Digestión Aeróbica. La Digestión Anaerobia. La Composta o Abonamiento. La Despolimerización Termal. La Deposición de Fangos.

49 49 50 51 51 52

CONCLUSION BIBLIOGRAFIA ANEXOS O GLOSARIO DE TERMINOS

3

INTRODUCCION.

El tratamiento de aguas residuales es un proceso importante para la mejora de las condiciones sanitarias de una población referente al agua que las personas desechan en su vida cotidiana. En la antigua Grecia el agua utilizada se retiraba mediante sistemas de aguas residuales, a la vez que el agua de lluvia, los riegos fueron los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban embalses de aireación para la purificación del agua. En 1806 parís empieza a funcionar la mayor planta de tratamiento de agua. El agua sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los filtros consistían en arena y carbón.

Particularmente se aborda la explicación del tratamiento de aguas residuales, pensando en un punto en el cual las personas no le dan el valor significativo a este procedimiento, el cual atiende a muchas expectativas ambientales, conduce a la renovación de los diferentes tipos de aguas residuales que conocemos. Las diferentes etapas del tratamiento nos dan una idea de la manera en que el agua residual es trasformada en agua con gran cantidad de pureza para volver a ser utilizada en las múltiples aplicaciones que tiene. Todos los procesos de desarrollo conllevan a implicaciones sobre el ambiente y sobre los recursos naturales de los cuales depende o a los cuales afecta de una u otra forma. La alta demanda hídrica requerida por el crecimiento de las poblaciones urbanas y la contaminación de los cuerpos de agua han llevado a los investigadores a buscar alternativas

de

abastecimiento de este recurso, además de la conservación de las fuentes de agua existentes.

Las aguas residuales por razones de seguridad pública y por

consideraciones de recreación económica

y estética, no pueden desecharse

vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes convencionales. El tratamiento da como resultado la eliminación de microorganismos patógenos, evitando así que estos microorganismos lleguen a ríos o a otras fuentes de abastecimiento. Específicamente el tratamiento biológico de las aguas residuales es considerado un tratamiento secundario ya que este está ligado íntimamente a procesos microbiológicos. La utilización de agua residual tratada permite solventar los requerimientos de agua potable en las actividades agrícolas aprovechando los nutrientes que posee para el 4

desarrollo, crecimiento y producción, y además disminuir los costos referidos a la adquisición de fertilizantes. En segunda instancia, permite la conservación de las fuentes de abastecimiento al no ser necesaria la disposición en estos cuerpos de agua.

Las normas de calidad de las aguas están corrientemente basadas en uno o dos criterios: calidades de las aguas superficiales o normas de limitación de vertidos. Las normas de calidad de aguas superficiales incluyen el establecimiento de calidad de agua de los receptores, aguas abajo del punto de descarga, mientras que las normas de limitación de vertidos establecen la calidad de las aguas residuales en su punto de vertido mismo. Una de las desventajas de las normas de limitación de vertidos es que no establece controles sobre el total de cargas contaminantes vertidas en los receptores. Una gran industria, por ejemplo, aunque lleve a cabo el mismo tratamiento que una pequeña, puede causar mucha mayor contaminación del receptor. Sin embargo, las normas de limitación de vertidos son mucho mas fáciles de controlar que los de calidad de causes receptores que requieren un análisis detallado de dichos causes. Los defensores de las normas de limitación de vertidos argumentan que una gran industria, debido a su gran aportación económica a la comunidad, debe permitírsele una mayor utilización de la capacidad de asimilación del medio receptor.

5

JUSTIFICACION En todo el mundo, mas de mil millones de personas no tienen acceso al agua potable, para este siglo se estima que un 80% de los habitantes urbanos de la tierra puede que nos dispongan de suministros adecuados de agua potable. Solo una pequeña cantidad del agua dulce de nuestro planeta (aproximadamente 0.008%) está actualmente disponible para el consumo urbano. Un 70% de la misma se destina a la agricultura, un 23% a la industria y solo un 8% al uso domestico. Al mismo tiempo, la demanda de agua potable está aumentando rápidamente, se espera que el consumo agrícola de agua aumente un 17% y el industrial un 60% en los próximos años. A medida que el agua potable es más escasa, hay mayores posibilidades de que se convierta en una fuente de conflictos regionales, como ya está sucediendo en el oriente. El suministro de agua potable está disminuyendo debido a las fuertes sequías que la mitad de las naciones del mundo experimentan regularmente. Como consecuencia, la población, en constante aumento, extrae agua de los acuíferos a un ritmo mayor del tiempo que tarda en reponerse por medios naturales, incluso en países templados como Estados Unidos. En algunas ciudades costeras, como en Yakarta, Indonesia, o Lima, Perú, el agua del mar se introduce en el interior de los acuíferos para llenar el vacío, contaminando el agua potable restante. Muchos acuíferos subterráneos sufren contaminación procedente de productos químicos agrícolas y los procedimientos de limpieza son costosos. La agricultura de regadío, beneficiosa para muchos países que de otro modo no podrían obtener suficientes cosechas de alimentos, también puede contaminar el suministro de agua si se utiliza en exceso. Al acumularse sales del suelo en las aguas superficiales, éstas resultan inservibles para futuros usos agrícolas o domésticos. En nuestro particular caso la justificación es el beneficio al medio ambiente aplicando el rehúso del agua evitando así el deterioro y la sobreexplotación de los mantos acuíferos.

6

Agua tratada (agua para uso humano, no para su consumo).

En México existe una industria llamada agua tratada, esta agua es para uso humano pero no para su consumo, se toma agua de pozos sépticos, de domicilios y se la procesa para uso. Los procesos varían según la zona y que tan contaminada o sucia este.

El proceso consiste en: 1.-Bombear el agua y sedimentarla en grandes depósitos al aire libre. 2.-Verificar el pH del medio, acidificarlo con ácido sulfúrico, neutralizarlo o alcalinizarlo con sosa cáustica. 3.-En base a los valores de pH obtenidos se utiliza un coagulante o floculante, produciendo depósitos llamados barros o lodos. El coagulante en cuestión es el sulfato de aluminio y los floculantes son orgánicos y ecológicos, aptos para remover los lodos e incinerarlos. 4.-Los factores que afectan el rehúso de este tipo de aguas de residuos sépticos son los hábitos de cada población, la composición orgánica (es decir los residuos no siempre tienden a depositarse en el fondo), el diseño de la planta de tratamiento, la ubicación y la calidad de los compuestos químicos utilizados. 5.-Se busca medir el DBO (demanda bioquímica de oxigeno) y DQO (demanda química de oxigeno) en suspensión. 6.-Se hace re circular el agua para oxidar el medio, como ser metales. 7.-Al clarificar el agua obtenida por este tratamiento se adiciona cloro al agua, esto ayuda y mucho, los resultados son, agua desinfectada y clarificada por acción del cloro.

De esta forma se obtiene agua de uso humano aceptable, no para su consumo, pero con muchas impurezas en su composición de dilución. El uso habitual de este tipo de aguas es, en zonas de riego.

7

OBJETIVO GENERAL.

Trasmitir la forma en que las aguas residuales pueden volver a reutilizarse, así como los procesos a los que se somete fisicoquímicamente y bacteriológicamente tomando en cuenta la complejidad entre cada uno, describiendo cada uno de los mismos con una visión a grandes rasgos lo mas explicita posible, utilizando información clara y precisa con un respaldo teórico sustentado para que el lector comprenda la forma en que pueden causar beneficios aun cuando se tiene una idea de que es un recurso que ya no se puede reutilizar. Por otra, parte lograr el entendimiento del tratamiento para despertar nuevas ideas para la creación de nuevos procesos y extender aun mas las diversas formas de tratar este efluente que fue puro y que el ser humano o la misma naturaleza contamina.

8

OBJETIVOS PARTICULARES.

1.- Establecer diferencias claras y precisas

entre los procesos bacteriológicos y

fisicoquímicos para no crear confusión entre uno y otro que pongan en riesgo el entendimiento del tema. 2.-Desarrolar un esquema metodológico de los pasos a seguir en un tratamiento de aguas residuales y fangos. 3.- Demostrar la forma más sencilla de purificar las aguas residuales para obtener un efluente óptimo para la reutilización que se le sea destinada. 4.-Lograr la comprensión de los términos químicos que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales.

9

CAPITULO I RECICLAMIENTO DEL AGUA TRATADA (DESCRIPCION)

10

1. Reciclamiento del agua tratada (Descripción). Las aguas residuales son residuos líquidos provenientes de tocadores, baños, regaderas o duchas, cocinas, etc; que son desechados a las alcantarillas o cloacas. En muchas áreas, las aguas residuales también incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios. La división del agua casera drenada en aguas grises y aguas negras es más común en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros y orinales y el agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra. Muchas aguas residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales, y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa tuberías de uso mixto pluvial residual.

Los sistemas de alcantarillado que trasportan descargas de aguas sucias y aguas de precipitación conjuntamente son llamados sistemas de alcantarillas combinado. La práctica de construcción de sistemas de alcantarillas combinadas es actualmente menos común en los Estados Unidos y Canadá que en el pasado, y se acepta menos dentro de las regulaciones del Reino Unido y otros países europeos, así como en otros países como Argentina. Sin embargo, el agua sucia y agua de lluvia son colectadas y transportadas en sistemas de alcantarillas separadas, llamados alcantarillas sanitarias y alcantarillas de tormenta de los Estados Unidos, y “alcantarillas fétidas” y “alcantarillas de agua superficial” en Reino Unido, o cloacas y conductos pluviales en otros países europeos. El agua de lluvia puede arrastrar, a través de los techos y la superficie de la tierra, varios contaminantes incluyendo partículas del suelo, metales pesados, compuestos orgánicos, basura animal, aceites y grasa. Algunas jurisdicciones requieren que el agua de lluvia reciba algunos niveles de tratamiento antes de ser descargada al ambiente. Ejemplos de procesos de tratamientos para el agua de lluvia incluyen tanques de sedimentación, humedales y separadores de vórtice (para remover sólidos gruesos).

11

1.1. Tratamiento físico químico

El tratamiento físico químico puede constituir una única etapa dentro del tratamiento del agua residual o bien puede interponerse como proceso de depuración complementario entre el pretratamiento y el tratamiento biológico.

1.- remoción de sólidos: Se hacen con rejillas o cribas de limpieza, existen dos tipos de rejillas: a) Rejillas gruesas.- remueven sólidos de mayor tamaño que pudieran afectar a los demás procesos. b) Rejillas finas.- fueron desarrolladas para propósito industrial, también han sido utilizadas para mejorar el efluente secundario de las plantas de tratamiento, con el fin de cumplir con las normas para el tratamiento terciario.

2.-Remocion de arena: Para la remoción de arena se requieren desarenadores los cuales tienen las siguientes funciones: a) previene la abrasión del equipo, depósitos en tuberías y canales y la acumulación en tanques de proceso. b) las arenas no tienen potencial de putrefacción y tienen una velocidad de sedimentación mayor que la de los sólidos orgánicos, las arenas incluyen:

-Partículas de arena. -Grava. -Minerales inorgánicos. -Materiales orgánicos considerados como de difícil degradación o putrefacción como las semillas de frutas, granos, etc.

12

Las consideraciones para la selección del proceso son: -La cantidad y las características de las arenas. -Su potencial impacto adverso en procesos posteriores. -Los requerimientos de área. -La eficiencia de remoción. -El contenido orgánico y los aspectos económicos.

3.- precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes. Función: a) Reduce los sólidos suspendidos, material flotante. b) Reduce la carga de DBO (demanda bioquímica de oxigeno) en los procesos siguientes. Minimizando problemas de operación y consumo de energía. c) Iguala la calidad y el flujo del agua residual para los siguientes procesos.

Los sólidos pueden estar contenidos en el agua residual: disueltos, flotando o en suspensión. La sedimentación se emplea para eliminar la fracción de sólidos sedimentables de los sólidos en suspensión (60% de los sólidos perceptibles a simple vista en agua). Están constituidos por un 75% orgánico y un 25 % inorgánico. Se expresan en mililitros de sólido por litro de agua, también en ppm. Se da el nombre de sedimentador a la estructura que sirve para reducir la velocidad del agua para que puedan sedimentar los sólidos. Se tienen 4 tipos de sedimentación:

1.

Clarificación clase 1: Es la sedimentación de una fase diluida con poca o nula tendencia a flocular.

2.

Clarificación clase 2: La sedimentación de una suspensión diluida de partículas floculantes.

3.

Decantación en bloque: Las partículas sedimentan como una masa y no como partículas discretas, ya que se encuentran cercas unas de otras.

13

4.

Compresión: Las partículas entran en contacto unas con otras, la masa compacta ejerce una compresión sobre las capas inferiores.

4.-Separacion y filtración de sólidos.

En el agua residual las partículas más grandes decantan con velocidades mayores que las partículas más finas. Cuanto mayor sea la profundidad del tanque, mayor es la oportunidad de contacto entre las partículas, aglomerándose y provocando el crecimiento de las partículas individuales a mayores tamaños. Por lo tanto para la clarificación clase 2 la eliminación depende de la profundidad del tanque así como de las propiedades del fluido y las partículas. A los sólidos de baja densidad que flotan más que decantar se les llama espumas.

Otros líquidos insolubles como las grasas y aceites tienden a flotar cuando se reduce la turbulencia del flujo. El sedimentador debe estar provisto de un sistema que permita recoger y evacuar las espumas, grasas y aceites. Otra de las funciones de los sedimentadores es la de concentrar los lodos, de manera de que se eliminen con el mayor contenido de sólidos posibles para facilitar el manejo posterior, tratamiento y disposición.

Tipos de sedimentadores. Normalmente se tiene dos tipos de sedimentadores primarios: 1.- tanques de sedimentación rectangular: son tanques de 15 a 90 metros de longitud y de 3 a 24 metros de ancho, las profundidades típicas deben exceder de 2 metros. 2.- tanques de sedimentación circular: los diámetros de estos tanques varían de 3 a 90 metros, con profundidades de 2.4 – 4 metros.

14

La elección del tipo de sedimentado depende de: a) El tamaño de la planta de tratamiento. b) Condiciones del sitio. c) Experiencia del diseñador. d) Aspectos económicos.

Consideraciones de diseño.

a) Carga superficial. (M3/m2dia) b) Profundidad. c) Tiempo de retención hidráulico (horas). d) Carga sobre el vertedor (m3/m día). e) Geometría de la superficie. f) Condiciones del influente o alimentación. g) Condiciones del efluente o salida. h) Sistema de recolección o lodo. i) Sistema de recolección de natas. j) Cantidades y propiedades del lodo.

15

1.2. Tratamiento biológico

El tratamiento biológico utiliza la materia orgánica biodegradable de las aguas residuales, como nutrientes de una población bacteriana, a la cual se le proporcionan condiciones controladas para evitar la presencia de contaminantes.

Los procesos de tratamientos biológicos se pueden dividir según el estado en que se encuentren las bacterias responsables de la degradación. Si la biomasa bacteriana esta sobre superficies inertes tales como roca, escoria, material cerámico o plástico, se habla de lecho fijo, o puede estar suspendida en el agua a tratar (biomasa suspendida). En cada una de estas situaciones, la concentración de oxigeno en el agua determina la existencia de bacterias aeróbicas facultativas (pueden adaptarse para crecer y metabolizar tanto en presencia como en ausencia de oxigeno) o anaeróbicas.

Lechos oxidantes o sistemas aeróbicos. Digestión aeróbica de lodos: De acuerdo con la norma oficial mexicana nom-004-semarnat-2002 “lodos y biosólidos. Especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final” define lodos: “sólidos con un contenido variable de humedad, proveniente del desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, de las plantas potabilizadoras y plantas de tratamiento de aguas residuales que no han sido sometidos a procesos de estabilización. El lodo es un subproducto del tratamiento de las aguas residuales, contiene de un 93 a un 99 % de agua, sólidos y sustancias disueltas del agua residual y que fueron adicionadas o que fueron

generadas por un proceso de

tratamiento”.

Lodos primarios: son los generadores durante el tratamiento primario del agua residual, que remueven sólidos que se sedimentan fácilmente. El tratamiento primario se relaciona principalmente con sedimentadores primarios. 16

Lodos secundarios: es también llamado “lodo biológico” el cual es generado por un proceso o tratamiento biológico del agua. Debido a su bajo contenido de sólidos (0.5 – 2.0 %) es más difícil de deshidratar que el lodo primario.

Lodos terciarios: son producidos por sistemas de tratamientos avanzados de tratamientos tales como precipitación química o filtración. Las características del lodo terciario dependen de los procesos de tratamientos anteriores.

De

acuerdo

a

la

norma

oficial

mexicana

nom-004-semarnat-2002

define

estabilización como: “los procesos físicos, químicos o bilógicos a los que se someten los lodos para acondicionarlos para su aprovechamiento o disposición final para evitar o reducir sus efectos contaminantes al medio ambiente”. Los principales propósitos de la estabilización son reducir olores, el potencial de putrefacción, el contenido de organismos patógenos y el volumen de lodo.

Post-precipitación: Es la oxigenación de los lodos para obtener una buena mezcla y asegurar un buen contacto entre el oxigeno, los microorganismos, la materia orgánica y/o alimento.

17

1.3. Tratamiento químico.

Este paso es usualmente combinado con procedimientos para remover sólidos como la filtración. La combinación de ambas técnicas es referida en los Estados Unidos como un tratamiento físico-químico.

Eliminación del hierro en el agua potable: los métodos para eliminar el exceso de hierro incluyen generalmente transformación del agua clorada en una disolución generalmente básica utilizando cal apagada; oxidación del hierro mediante el ion hipoclorito y precipitación del hidróxido férrico de la solución básica. Mientras todo esto ocurre el ion OCI está destruyendo los microorganismos patógenos del agua. Eliminación del oxigeno del agua de las centrales térmicas. Para transformar el agua en vapor en las centrales térmicas se utilizan calderas a altas temperaturas. Como el oxigeno es un agente oxidante, se necesitan un agente reductor como la hidrazina para eliminarlo.

Eliminación de los fosfatos de las aguas residuales domesticas. El tratamiento de las aguas residuales domesticas incluye la eliminación de los fosfatos. Un método muy simple consiste en precipitar los fosfatos con cal apagada. Los fosfatos pueden estar presentes de muy diversas formas como el ion hidrogeno fosfato.

Eliminación de nitratos de las aguas residuales domesticas y procedentes de la industria. Se basa en dos procesos combinados de nitrificación y desnitrificacion que conllevan una producción de fango en forma de biomasa fácilmente decantable.

18

1.4. Etapas del tratamiento.

El tratamiento de aguas residuales (o agua residual, domestica, industrial, etc.) incorpora procesos físico químicos y biológicos, los cuales tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos introducidos por el uso humano cotidiano del agua. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia (o fluente tratado) o reutilizable en el ambiente, y un residuo solido o fango también convenientes para los futuros propósitos o recursos.

Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es generado (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o regido y llevado mediante tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domesticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). Recursos industriales de aguas residuales, a menudo requieren procesos de tratamiento especializado.

Típicamente, el tratamiento de aguas residuales es alcanzado por la separación física inicial de sólidos de la corriente de aguas domesticas o industriales, seguida por la conversión progresiva de materia biológica disuelta en una masa biológica solida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es separada o removida, el agua tratada puede experimentar una desinfección adicional mediante procesos físicos y químicos. Este efluente final puede ser descargado o reintroducidos de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, rio o bahía) u otro ambiente (terreno superficial o subsuelo) etc. Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento o neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada.

19

Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un: a) Tratamiento primario (asentamiento de sólidos) b)

Tratamiento

secundario

(tratamiento

biológico

de

sólidos

flotantes

y

sedimentados). c) Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección). Como se muestra en el esquema de la figura 1.4.

PRETRATAMIENTO

Acondicionamient o de la masa de agua antes de ser tratada (desarenado, desbaste, desengrasado).

TRATAMIENTO

TRATAMIENTO

TRATAMIENTO

PRIMARO

SECUNDARIO

TERCIARIO

Tratamiento físico químico del agua para la reducción de sólidos, materia suspendida y diluida.

Tratamiento biológico del agua mediante el uso de bacterias.

Tratamiento para la eliminación de componentes específicos y regulación de la calidad.

Fig.1.4. Esquema de las Etapas del Tratamiento de Aguas Residuales.

20

1.5. Pretratamiento.

Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Con un pretratamiento podemos separar del agua residual tanto por operaciones físicas como por operaciones mecánicas, la mayor cantidad de materias que tanto por su naturaleza o por su tamaño crearían problemas en los tratamientos posteriores. Las operaciones de pretratamiento incluidas en una estación depuradora de aguas residuales dependen de:

a) La procedencia del agua residual. b) La calidad del agua bruta a tratar. c) Del tipo de tratamiento posterior a la Estación Depuradora de Aguas Residuales. d) De la importancia de la instalación.

21

Las operaciones son: a) Separación de grandes sólidos: consiste en pozo situado a la entrada del colector de la depuradora. A este pozo se le llama pozo de muy gruesos, dicho pozo tiene una reja instalada, con una seria de vigas de acero colocadas en vertical en la boca de entrada de la planta como se muestra en la figura 1.5.1. que impiden la entrada de troncos o materiales demasiados grandes que romperían o atorarían al entrada de caudal a la planta.

Fig.1.5.1. Rejilla para la separación de grandes sólidos.

22

b) Desbaste: esta operación consiste en hacer pasar el agua residual a través de una reja. De esta forma, el desbaste se clasifica según la separación entre los barrotes de la reja en: desbaste fino, desbaste grueso, reja de gruesos, reja de finos. La limpieza de las rejas puede ser manual o automática (fig.1.5.2).

Fig.1.5.2.Filtro de Desbaste.

23

c) Tamizado: el tamizado consiste en una filtración sobre un soporte delgado, y los objetivos son los mismos que se pretenden con el desbaste, es decir, la eliminación de materia que por su tamaño pueda interferir en los tratamientos posteriores. El tamizado es imprescindible cuando las aguas residuales brutas llevan cantidades excepcionales de sólidos en suspensión, flotantes o residuos. Existen una extensa gama de tamices: macrotamices rotatorios, tamices de auto limpieza, tamices estáticos (fig.1.5.3.), tamices rotativos, tamices deslizantes, etc.

Fig.1.5.3.Imagen de Tamices Estáticos.

24

d) Desarenado: el objetivo de esta operación es eliminar todas aquellas partículas de granulometría superior a 200 micras, con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente como muestra la fig.1.5.4.

. Fig.1.5.4.Imagen de un Desarenador.

25

e) Desaceitado- Desengrasado: el objetivo de este paso es eliminar grasas, aceites, espumas y demás materiales flotantes más ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores, se efectúa mediante insuflación de aire para desemulsionar las grasas y mejorar la flotabilidad. Los desengrasadores separados del desarenado (fig.1.5.5.) son aconsejables cuando se busca una mayor calidad del agua o cuando el agua proviene de ciertos tipos de industrias.

Fig.1.5.5. Desengrasador.

26

f) La preaireacion: indica la inyección de aire u oxigeno en las aguas residuales sus objetivos son: mejorar la tratabilidad del agua, control de olores, mejorar la separación de las grasas, favorecer la floculación de sólidos, mantener el oxigeno en la decantación aun en bajos caudales y evitar los depósitos en las camas húmedas. Se puede utilizar en el pretratamiento (fig.1.5.6) o después del mismo.

Fif.1.5.6. Esquema del Pretratamiento de Aguas Residuales.

27

CAPITULO II TRATAMIENTO PRIMARIO

28

2. Tratamiento primario. Se le llama tratamiento primario al proceso que se usa para eliminar los sólidos de las aguas contaminadas, principalmente pretende la reducción de los mismos en la suspensión del agua residual.

El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico.

2.1. Remoción de sólidos.

En el tratamiento mecánico, el efluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales como trapos, barras, condones, compresas, tampones, latas, frutas, papel higiénico, etc. Este es el usado más comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede dañar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas residuales, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos.

2.2. Remoción de arena.

Esta etapa (también conocida como escaneo o maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de esta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo. Este equipo es llamado colector de arena. La arena y las piedras necesitan ser quitadas a tiempo en el

proceso para prevenir daños en las bombas y otros equipos en las etapas

restantes del tratamiento. Algunas veces hay baños de arena (clasificador de arena) seguido por un trasportador que transporta la arena a un contenedor para la 29

deposición. El contenido del colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén.

2.3. Tanque de sedimentación primaria en planta de tratamiento.

Recolección y maceración. El liquido libre de abrasivos es pasado a través de pantallas arregladas o rotatorias para remover material flotante y materia grande como trapos; y partículas pequeñas como chicharos y maíz. Los escaneos son colectados y podrían ser regresados a la planta de tratamiento de fangos o podrán ser dispuestos al exterior hacia campos o incineración. En la maceración, los sólidos son cortados en partículas pequeñas a través del uso de cuchillos rotatorios montados en un cilindro revolvente, es utilizado en plantas que pueden procesar esta basura en partículas.los maceradores son, sin embargo, más caros de mantener y menos confiables que las pantallas físicas.

2.4. Sedimentación.

La sedimentación se utiliza en los tratamientos de aguas residuales para separar sólidos en suspensión de las mismas. La eliminación de las materias por sedimentación se basa en la diferencia de especifico entre las partículas solidas y e liquido donde se encuentran, que acaba en el depósito de las materias en suspensión.

Muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua

residual se pasa a través de grandes tanques circulares (fig.2.4.1.) o rectangulares. Estos tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primaria. Los tanques son lo suficientemente grandes que los sólidos fecales pueden situarse y el material flotante como la grasa y plásticos pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse. El propósito principal de la etapa primaria es producir generalmente un líquido homogéneo capaz de ser tratado bilógicamente y de unos fangos que puede ser tratado separadamente. Los tanques primarios de 30

establecimiento

se

equipan

generalmente

con

raspadores

conducidos

mecánicamente que conducen continuamente los fangos recogidos hacia una tolva en la base del tanque mediante una bomba puede llevar a este hacia otras etapas del tratamiento.

Fig.2.4.1.Tanque de Sedimentación. (Cortesía del libro Tratamiento Biológico de Aguas de Desecho).

31

CAPITULO III TRATAMIENTO SECUNDARIO

32

3. Tratamiento secundario. El tratamiento secundario es designado para substancialmente degradar el contenido biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales e industriales trata el icor de las aguas residuales usando procesos biológicos aeróbicos. Para que sea efectivo el proceso biótico, requiere oxigeno y un substrato en el cual vivir. Hay un número de maneras en la cual esto está hecho. En todos estos métodos, las bacterias

y

los

protozoarios

consumen

contaminantes

orgánicos

solubles

biodegradables (por ejemplo: azucares, grasas, moléculas de carbón orgánico, etc.) y unen muchas de las pequeñas fracciones solubles en partículas de floculo. Los sistemas de tratamiento secundario son clasificados como película fija o crecimiento suspendido. En los sistemas de fijos de película, como los filtros de roca, la biomasa crece en el medio y el agua residual pasa a través de él. En el sistema de crecimiento suspendido, como fangos activos, la biomasa está bien combinada con las aguas residuales. Típicamente, los sistemas fijos de película requieren superficies más pequeñas que para un sistema suspendido equivalente del crecimiento, sin embargo, los sistemas de crecimiento suspendido son más capaces ante choques en el cargamento biológico y provee cantidades más altas de retiro para los sólidos suspendidos en los sistemas fijos de película.

33

3.1. Filtros de desbaste.

Los filtros de desbaste son utilizados para tratar particularmente cargas orgánicas fuertes o variables, típicamente industriales, para permitirles ser tratados por procesos de tratamiento secundario. Son filtros típicamente altos, filtros circulares llenados con un filtro abierto sintético en la cual las aguas residuales son aplicadas en una cantidad relativamente alta (ver fig.3.1.1). El diseño de los filtros permita una alta descarga hidráulica y un alto flujo de aire. En instalaciones más grandes, el aire es forzado a través del medio utilizando sopladores. El liquido resultante esta usualmente con el rango normal para los procesos convencionales de tratamiento.

Fig.3.1.1.Filtro de Desbaste (para proceso de tratamiento secundario cortesía del libro Tratamiento Biológico de Aguas Residuales).

34

3.2. Fangos activados.

Son procesos aerobios. En ellos se consigue un gran tiempo de retención celular mediante un recirculación de los fangos. El aporte del oxigeno se efectúa por medios mecánicos. Los denominados procesos especiales pueden incluirse en el grupo de los fangos activados.

Las plantas de fangos activos usan una variedad de mecanismos y procesos para usar oxigeno disuelto y promover

el crecimiento de organismos biológicos que

remueven substancialmente materia orgánica. También puede atrapar partículas de material y puede, bajo condiciones ideales, convertir amoniaco en nitrito y nitrato, y a última instancia a gas nitrógeno. Consiste en el desarrollo de un cultivo bacteriano disperso en forma de floculo en un deposito agitado, aireado y alimentado con el agua residual como se muestra en la fig.3.2.1., que es capaz de metabolizar como nutrientes los contaminantes biológicos presentes en esa agua.

Fig.3.2.1.Imagen de un Tanque de Fangos Activados. (Cortesía del ejemplar Tratamiento Biológico de Aguas de Desecho).

35

3.3. Camas filtrantes (camas de oxidación).

Se usa la capa filtrante de goteo utilizando plantas más viejas y plantas receptoras de cargas mas variables, las camas filtrantes son utilizadas donde el licor de las aguas residuales es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coke (carbón, piedra caliza o fabricada especialmente de métodos plásticos como se muestra en la fig.3.3.1.). Tales medios deben tener altas superficies para soportar los biofilms que se forman. El licor es distribuido mediante unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote central. El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la base. Estos drenes también proporcionan un recurso de aire que se infiltra hacia arriba de la cama, manteniendo un medio aerobio. Las películas biológicas de bacteria, protozoarios y hongos se forman en la superficie media y se comen o reducen los contenidos orgánicos. Este bofill es alimentado a menudo por insectos y gusanos, los cuales atraen pájaros (ornitólogos).

Fig.3.3.1. Cama de Oxidación (cortesía del autor Jairo Alberto Romero Rojas).

36

3.4. Placas rotativas y espirales

En algunas plantas pequeñas son usadas placas o espirales de revolvimiento lento que son parcialmente sumergidas en un licor. Se crea un floculo biótico que proporciona el substrato requerido.

3.5. Reactor biológico de cama móvil.

El reactor biológico de cama móvil (ver fig.3.5.1.) asume la adición de medios inertes en vasijas de fangos activos existentes para proveer sitios activos para que se junte la biomasa. Esta conversión hace como resultante un sistema de crecimiento. Las ventajas de los sistemas de crecimiento adjunto son:

1.- Mantener una alta densidad de población de biomasa. 2.-Incrementar la eficiencia del sistema sin la necesidad de incrementar la concentración del licor mezclado de sólidos (MLSS). 3.-Eliminar el costo de operación de la línea de retorno de fangos activos (RAS).

Fig.3.5.1.Reactor Biológico de Cama Móvil (cortesía del ejemplar Tratamiento de Aguas Residuales).

37

3.6. Filtros aireados biológicos.

Los filtros aireados (o anóxicos) biológicos (BAF) combina la filtración con reducción biológica de carbono, nitrificación o desnitrificacion. BAF (fig.3.6.1) incluye usualmente un reactor lleno de medios de un filtro. Los medios están en la suspensión o apoyados por una capa en el pie de un filtro. El propósito doble de este medio es soportar altamente la biomasa activa que se une a él y a los sólidos suspendidos en el filtro. La reducción del carbón y la conversión del amoniaco ocurre en medio aerobio y alguna vez alcanzado en un solo reactor mientras la conversión del nitrato ocurre en una manera onoxica. BAF es también operado en flujo alto o flujo bajo dependiendo del diseño especificado por el fabricante.

Fig.3.6.1.Filtro Aireado Biológico.

38

3.7. Reactores biológicos de la membrana.

Los reactores biológicos de membrana es un sistema con una barrera de membrana semipermeable o en conjunto con un sistema de fangos. Esta tecnología garantiza la remoción de todos los contaminantes suspendidos y algunos disueltos. La limitación de este sistema es directamente proporcional a la eficaz reducción de nutrientes del proceso de fangos activos. El costo de construcción y de operación es usualmente más alto que el de un tratamiento de aguas residuales convencional de esta clase de filtros.

3.8. Sedimentación secundaria.

La biomasa generada en el tratamiento secundario constituye una carga orgánica significativa que es necesario remover para que el efluente pueda ajustarse a las normas oficiales secundarias correspondientes. El paso final es retirar los flóculos biológicos del material del filtro y producir agua tratada con bajos niveles de materia orgánica y materia suspendida. En la figura 3.8.1. se muestra una imagen donde se presenta la sedimentación secundaria.

Fig.3.8.1.Tanque de Sedimentación Secundaria (cortesía del libro Tratamiento de Aguas Residuales). 39

CAPITULO IV TRATAMIENTO TERCIARIO

40

4. Tratamiento terciario. El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que este sea descargado al ambiente receptor (mar, rio, lago, campo, etc.). Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en la planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, siempre es llamada pulir el efluente.

La finalidad de los procedimientos terciarios es eliminar la carga orgánica residual y aquellas otras sustancias contaminantes no eliminadas en los tratamientos secundarios, como por ejemplo, los nutrientes, fosforo y nitrógeno. Sin embargo, desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los tratamientos primarios y secundarios, sino que emplea técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando algunas de sus características.

4.1. Filtración.

La filtración de arena remueve gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración remueve las toxinas residuales. Para este procedimiento se puede utilizar un filtro de arena sellado como se muestra en la fig.4.1.1.

Fig.4.1.1. Filtro de Arena Sellado (cortesía del libro Tratamiento de Aguas Residuales). 41

4.2. Lagunaje.

El tratamiento de lagunas (fig.4.2.1.) proporciona el establecimiento necesario y fomenta la mejora biológica de almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Estas lagunas son altamente aerobias y la colonización por macrophytes nativos, especialmente cañas se dan a menudo. Los invertebrados de alimentación del filtro pequeños tales como daphnia y especies de rotífera asisten grandemente al tratamiento removiendo partículas finas. El lagunaje es un procedimiento de depuración natural, que parte del principio de utilizar la vegetación acuática como agente depurador de aguas residuales. Las plantas acuáticas se utilizan como soporte para las colonias bacterianas, asegurándose la depuración eficaz del agua que atraviesa lentamente las comunidades vegetables instaladas. Los elementos contaminantes como los nitratos son también absorbidos por las plantas, para restituir, a la salida del lagunaje, un agua de buena calidad.

a) Lagunas anaerobias: tienen una profundidad de 2 a 5 metros, son profundas y producen mal olor. b) Lagunas aerobias: son lagunas de poca profundidad, de 30 a 60 centímetros.

Lagunas facultativas: estas lagunas pueden ser de dos tipos; lagunas facultativas primarias, que reciben aguas residuales crudas, y lagunas facultativas secundarias que reciben aguas sedimentadas de la etapa primaria (usualmente el efluente de una laguna anaerobia).

Laguna de maduración: tienen como objetivo primordial la eliminación de bacterias patógenas, estas lagunas operan siempre al menos como lagunas secundarias, es decir, como mínimo el agua residual ha pasado otro tratamiento antes de ser introducida en ellas.

42

Fig.4.2.1.Figura de un Tratamiento de laguna (cortesía del libro Tratamiento de Aguas Residuales por lagunas de estabilización).

43

4.3. Tierras húmedas construidas.

Las tierras húmedas construidas incluyen camas de caña y un rango similar de metodologías similares que proporcionan un alto grado de mejora biológica aerobia un pueden ser utilizados a manudo en el lugar del tratamiento secundario para las comunidades pequeñas.

4.4. Remoción de nutrientes.

Las aguas residuales pueden también pueden contener altos niveles de nutrientes (nitrógeno y fosforo) que eso en ciertas formas puede ser toxico para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo amoniaco), o eso puede ocasionar condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo; mala hierba o crecimiento de algas). Las malas hierbas o algas pueden ser una edición estética, pero las algas pueden producir las toxinas y su muerte, y consumo por las bacterias, pueden agotar el oxigeno en el agua y sofocar a los peces y a la otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga a los ríos y lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar severas pérdidas de peces sensibles a la limpieza del agua. El retiro del nitrógeno o el fosforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química.

La precipitación química es una operación que tiene como finalidad eliminar iones que tengan la propiedad de reaccionar con otros para formar un compuesto poco soluble. La eliminación de la disolución será tanto más completa cuanto más insoluble sea el compuesto formado. La remoción del nitrógeno se efectuara con la oxidación biológica del nitrógeno del amoniaco al nitrato (nitrificación que implica nitrificar bacterias tales como nitrobacter y nitrosomonus, y entonces mediante la reducción el nitrato es convertido al gas del nitrógeno (desnitrificación), que se lanza a la atmosfera. Estas conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas y las camas de lamina se pueden utilizar para disminuir 44

el nitrógeno, algunas veces la conversión del amoniaco toxico al nitrato solamente se refiere a veces como tratamiento terciario.

El retiro del fosforo se puede efectuar biológicamente en un proceso llamado retiro biológico realzado del fosforo. En este proceso específicamente bacteriano, llamadas polyphosphate que acumula organismos, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fosforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen un alto valor del fertilizante. El retiro del fosforo se puede alcanzar también, generalmente por la precipitación química con las sales del hierro (por ejemplo; cloruro férrico) o de aluminio (por ejemplo: alumbre). El fango químico que resulta, sin embargo, es difícil de operar, y el uso de productos químicos en el proceso de tratamiento es costoso. Aunque esto hace la operación difícil y a menudo sucia, el retiro químico del fosforo requiere una huella significativamente más pequeña del equipo que la del retiro biológico y es más fácil de operar.

4.5. Desinfección.

El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas residuales (ver fig.4.5.1.) es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargara nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo; turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El agua turbia será tratada con menor éxito, puesto que la materia solida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contactos cortos, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Los métodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina o luz UV. La cloramina que se usa para el agua potable no se utiliza en el tratamiento de aguas residuales debido a su persistencia. La desinfección con cloro sigue siendo la más común de desinfección de las aguas residuales, en Norteamérica debido a su bajo 45

historial de costo y del largo plazo de la eficacia. Una desventaja es que la desinfección con cloro del materias orgánico residual puede generar compuestos orgánicamente clorados que pueden ser carcinógenos o dañinos al ambiente. Las clorinas o las “cloraminas” residuales pueden también ser capaces de tratar el material con cloro orgánico en el ambiente acuático natural. Además, porque la clorina natural es toxica para especies acuáticas, el efluente tratado debe ser químicamente desclorinado agregándose complejidad y costo del tratamiento.

La luz ultravioleta (UV) se esta convirtiendo en el medio más común de la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuentes de la lámpara y la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurase de que los organismos objetivo no estén blindados de la radiación UV (es decir, cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV).

El ozono 03 es generado pasando el 02 del oxigeno con un potencial de alto voltaje resultando un tercer átomo de oxigeno y que forma 03. El ozono es muy inestable y reactivo, y oxida la mayoría del material orgánico con que entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El ozono se considera ser más seguro que la clorina porque mientras que la clorina que tiene que ser almacenada en el sitio (altamente venenoso en caso de un lanzamiento accidental), el ozono es colocado según lo necesitado. La ozonización también produce pocos subproductos de la desinfección que la desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección con ozono es el alto costo del equipo de la generación del ozono y que las habilidades de los operadores deben ser demasiadas.

46

Fig.4.5.1.Esquema de una línea de agua (Fases del tratamiento de aguas residuales).

47

CAPITULO V EL TRATAMIENTO DE FANGOS

48

5. El tratamiento de fangos. Los sólidos primarios gruesos y los biosólidos acumulados en un proceso del tratamiento de aguas residuales se deben tratar y disponer de una manera segura y eficaz. Este material a menudo se contamina inadvertidamente con los compuestos orgánicos e inorgánicos tóxicos (por ejemplo; metales pesados). El propósito de la digestión es reducir la cantidad de materia orgánica y el número de microorganismos presentes en los sólidos que causan enfermedades. Las opciones más comunes del tratamiento incluyen la digestión anaerobia, la digestión aerobia y el abonamiento.

5.1. La desinfección anaeróbica.

La desinfección anaeróbica es un proceso bacteriano que se realiza en ausencia de oxigeno. El proceso puede ser la digestión termofílica en la cual el fango se fermenta en tanques en una temperatura de 55℃ o mesofílica, en una temperatura alrededor de 36℃. Sin embargo, permitiendo tiempo de una retención más corta, así en los pequeños tanques, la digestión termofílica es más expansiva en términos de consumo de energía para calentar el fango.

La digestión anaerobia genera biogás con una parte elevada de metano que se puede utilizar para el tanque o los motores o las micro turbinas del funcionamiento para otros procesos en sitio. La generación del metano es una ventaja dominante del proceso anaeróbico. Su desventaja dominante es la de largo plazo requerido para el proceso (hasta 30 días) y el alto costo del capital.

5.2. La digestión aeróbica.

La digestión aeróbica es un proceso bacteriano que ocurren en presencia de oxigeno. Bajo condiciones aeróbicas, las bacterias consumen rápidamente la materia 49

orgánica y la convierten en el bióxido de carbono. Una vez que haya la carencia de la materia orgánica, las bacterias mueren y son utilizadas como alimento para otras bacterias. Esta etapa del proceso se conoce como respiración endógena. La reducción de los sólidos ocurre en esta parte, porque ocurre la digestión aeróbica mucho más rápidamente, los costos de capital de digestión aerobia son más bajos. Sin embargo, los gastos de explotación son característicos por ser mucho mayores para la digestión aeróbica debido a los costos energéticos para la aireación necesitada para agregar el oxigeno al proceso.

5.3. La digestión anaerobia.

Los primeros digestores anaerobios, denominados convencionales exigían grandes volúmenes pues sus tiempos de retención oscilaban entre 30 y 60 días. Este tipo de digestores producían una estratificación. En el fondo se producía el fango digerido y sobre el la zona de digestión, por último el sobrenadante formado por agua y por una capa superior con partículas ligeras, grasas, aceites, espumas, etc. Los digestores actuales suelen estar diseñados de forma en que en ellos se produce una mezcla completa, bien con agitadores o bien por burbujeo del propio gas producido. La mezcla completa provoca condiciones más favorables para la digestión anaerobia, lo que permite reducir notablemente los tiempos de retención a 15- 20 días si se le desea un grado de digestión normal o 20 – 25 días si se desea una estabilización total del fango. Tras la mezcla completa es necesaria una cámara que permita separar el fango digerido del sobrenadante, a la que se denomina digestor secundario o deposito tampón. En cualquiera de los dos casos expuestos la cámara de digestión debe mantenerse a una temperatura entre 30 ºC a 40 ºC para digestión mezofílica y entre 50V y 57 ºC para el caso de digestión termofílica.

La complejidad técnica y el coste económico que se deduce de lo expuesto hacen que la digestión anaerobia de fangos solo se lleve a cabo en plantas de tamaño medio a grande. El diseño de un sistema de digestión anaerobia de fangos supone considerar una serie de factores. El primero es evidentemente la cantidad y 50

características de los fangos a digerir, que depende de las características del agua bruta y del proceso de depuración utilizado. Y para ello pueden consultarse los apartados anteriores.

5.4. La composta o abonamiento.

La composta o abonamiento consiste en mezclar los sólidos de las aguas residuales con fuentes del carbón tales como aserrín, paja o virutas de madera. En presencia del oxigeno, las bacterias digieren los sólidos de las aguas residuales y la fuente agregada del carbón y, al hacer eso, producen una cantidad grande de calor. Los proceso anaerobios y aerobios de la digestión pueden dar lugar a la destrucción de microorganismos y de parásitos causantes de enfermedades a un suficiente nivel para permitir que los sólidos digeridos que resultan sean aplicados con seguridad a la tierra usada como material de la enmienda del suelo (con las ventajas similares a la turba) o usada para la agricultura como fertilizante a condición de que los niveles de componentes tóxicos son suficientemente bajos.

5.5. La despolimerización termal.

La despolimerización termal utiliza pirolisis acuosa para convertir los organismos complejos reducidos al aceite. El hidrogeno en el agua se inserta entre los vínculos químicos en polímeros naturales tales como grasas, las proteínas y la celulosa. El oxigeno del agua combina con el carbón, el hidrogeno y los metales. El resultado es aceite, gases combustibles de la luz tales como metano, propano y butano, agua con las sales solubles, bióxido de carbono, y un residuo pequeño del material insoluble inerte que se asemeja a la roca y al carbón pulverizado. Se destruyen todos los organismos y muchas toxinas orgánicas.

La energía de descomprimir el material se recupera, el calor y la presión de proceso se acciona generalmente de los gases combustibles ligeros. El aceite se trata 51

generalmente más lejos para hacer un grado ligero útil refinado del aceite, tal como el diesel, el aceite de calefacción y después se vende. La elección de un método de tratamiento solido de las aguas residuales depende de la cantidad de sólidos generados y de otras condiciones especificas del lugar. Sin embargo, generalmente el abonamiento es lo más aplicado a los usos en pequeña escala seguidos por la digestión aerobia y entonces la digestión anaerobia para grandes escalas como en los municipios.

5.6. La deposición de fangos.

Cuando se produce un fango liquido, un tratamiento adicional puede ser requerido para hacerlo conveniente para la disposición final. Típicamente, los fangos se espesan para reducir los volúmenes trasportados para la disposición. Los procesos para reducir el contenido en agua incluyen lagunas en camas de sequia para producir una torta que pueda ser aplicada a la tierra o ser incinerada; el presionar, donde el fango se filtra mecánicamente, a través de las pantallas del paño para producir a menudo una torta firme; y centrifugación donde el fango es espesado centrifugo separando el sólido y el liquido. Los fangos se pueden disponer por la inyección liquida para aterrizar o por la disposición en un terraplén. Hay preocupaciones por la incineración del fango debido a los agentes contaminadores del aire en las emisiones, junto al alto costo de combustible suplemental, haciendo estos medios menos atractivos y menos comúnmente construidos del tratamiento y de la disposición del fango.

52

CONCLUSION.

En este trabajo se desarrollaron los pasos necesarios para la comprensión de las etapas de un tratamiento de aguas residuales y fangos, ya que es un proceso de gran importancia tanto como beneficio humano, remuneración económica y preservación del medio ambiente. Sin embargo, la sociedad no toma en cuenta que estas aguas pueden procesarse para lograr una función hacia la productividad de cierta actividad que dependa de esta para llegar a su objetivo. La descripción completa del tratamiento es metodológica en cuanto al avance físico que tenga el efluente, ya que dependiendo el destino que se le tenga al mismo será la cantidad de pureza que se le exigirá. A grandes rasgos se puede definir el esquema de tratamiento en tres partes bien definidas que son el tratamiento primario, secundario y terciario.

53

BIBLIOGRAFIA.

Tratamiento de Aguas Residuales. R.S. Ramalho Editorial Reverte S.A.

Tratamiento de Aguas Residuales por lagunas de estabilización. Jairo Alberto Romero Rojas Alfaomega.

Tratamiento Biológico de Aguas Residuales. José Ferrer Polo / Aurora Seco Torrecillas Alfaomega.

Calidad del Agua. Segunda Edición Jairo Alberto Romero Rojas Alfaomega

Tratamiento Biológico de Aguas de Desecho. Winkler, Michael A. Limusa.

http://es.wikibooks.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_aguas_residuales/Tratamiento_f%C3%ADsicoqu%C3%ADmico http://www.ecoamerica.cl/pdf_notas/66/eco66_pag18-22.pdf

54

GLOSARIO.

Vertir.- echar derramar o hacer pasar un líquido o cosas. Patógeno.- que produce enfermedad. Sabia.- fluido transportado por los tejidos de conducción de las plantas. Sedimentar.- proceso que se realiza para retirar la materia solida fina, orgánica o no de las aguas residuales. Desbaste.- hacer pasar el agua a través de un sistema de barras, alambres o varillas paralelas para separar sólidos gruesos. Reactor.- es un equipo cuyo interior tiene lugar una reacción química. Despolimerización.- reacción contraria de la polimerización, disminuye le peso molecular de los polímeros. Polimerización.- proceso químico por el cual los reactivos (de bajo peso molecular) se agrupan entre sí para formar un polímero. Polímero.- molécula de gran peso molecular. Proliferación.- proceso de fertilidad. Humedales.- zonas de tierras, generalmente planas, donde el suelo se satura de agua. pH.- significa potencial de hidrogeno, es una medida de la acidez de una solución. Remoción.- remover. Pasar de un lugar a otro. Efluente.- residuo liquido procedente de los diversos procesos de una planta productiva. Compuesto principalmente por agua y químicos. Abrasión.- se denomina a acción mecánica de rozamiento y desgaste que provoca la erosión de una material. Coagulante.- sustancia que favorece la separación de una fase insoluble en agua por medio de sedimentación. Floculación.- proceso químico mediante el cual facilita la decantación posterior filtrado de las sustancias presentes en el agua, es predecido por la coagulación. Aglomeración.- conjunto que se extiende sin solución de continuidad. Decantación.- separación de mezclas heterogenias. (Que está formado por dos o más fases). Recolección de natas.- recolección de sustancias de consistencia grasa. 55

Biomasa.- materia orgánica originada en un proceso biológico. Bacterias.-organismos unicelulares (que tienen una sola célula). Bacterias aeróbicas.- organismos unicelulares que necesitan la presencia del oxigeno para poder vivir o desarrollarse. Disolución.- también llamada solución, es una mezcla homogénea

(que está

formado por una sola fase). Ion.- partícula cargada eléctricamente que es constituido por un átomo que no es eléctricamente neutro. Anión.- es un ion con carga eléctrica negativa. Hidróxido.- conjunto de compuestos químicos formados por un metal y uno o varios aniones. Hidracina.- liquido incoloro y aceitoso, con olor similar al del amoniaco, libera vapores cuando está expuesto al aire. Fosfatos.-son sales compuestos por un átomo fosforo y 4 de oxigeno. Nitrificación.- es la oxidación biológica de amonio con oxigeno en nitrito, seguido por la oxidación de esos nitritos en nitratos. Nitritos.- es la oxidación biológica de amonio con oxigeno. Nitratos.-son sales del acido nítrico. Maceración.-proceso de extracción solido liquido. Fango.- lodo. Aeróbico.- organismos que necesitan la presencia del oxigeno para poder vivir o desarrollarse. Biótico.- conjunto de especies de plantas, animales y otros organismos que ocupan un área dada. Protozoarios.- organismos microscópicos (unicelulares). Biodegradable.-producto o sustancia que puede descomponerse en elementos químicos naturales por la acción de agentes biológicos, como el sol, el agua, las bacterias, las plantas, etc. Biofilms.- representa la forma habitual del crecimiento de las bacterias en la naturaleza. Irradiar.- despedir rayos de luz, calor u otra energía. Bofill.- Josep María Bofill, licenciado en química. 56

Ornitólogos.- son lo que estudian la rama de la zoología que se dedica al estudio de las aves. Macrophytes.- palabra en ingles que significa “macrófitas”. Macrófitas.- son plantas superiores, algas, musgos, etc. Daphnia.- se conocen vulgarmente como pulgas de agua debido a lo pequeñas que son y a su forma de nacer. Especies de rotífera.- son animales microscópicos, que habitan en agua dulce, tierra húmeda y agua salada. Oxidación biológica.- proceso en que se descompone la materia orgánica mediante la aportación de oxigeno y a la actividad de los microorganismos. Amoniaco.- gas incoloro con un olor característico.se encuentra en el medio ambiente. Los seres humanos y las plantas pueden producir amoniaco. Biosolidos.- sólidos provenientes del tratamiento de aguas residuales estabilizados biológicamente. Fertilizante.- tipo de sustancia o mezcla química, natural o sintética utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento vegetal. Ozono.- es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxigeno. Luz uv.- es una radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 4x10-7 metros. Clorina.- gas altamente toxico. Cloramina.- compuesto químico se que utiliza como una solución diluida en función desinfectante. Carcinógenos.- es aquel que puede actuar sobre los tejidos vivos de tal forma que produce cáncer. Turba.- material orgánico compacto, de color pardo oscuro y rico en carbono. Acuosa.- que se encuentra disuelto en agua (solución acuosa). Espesar.- proporcionar consistencia o densidad a un caldo mediante la adición de un espesante como la harina. Pirolisis.- descomposición química de materia orgánica y todo tipo de materiales excepto metales y vidrios causada por el calentamiento en ausencia de dioxígeno.

57

Centrifugación.- método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora. Enmienda.- es la aportación de un producto fertilizante o materiales destinados a la mejora del suelo. Termófilica.- cuando se alcanza una temperatura de e45 grados los organismos termofílicos (bacterias que se desarrollan en temperaturas mayores de 45 grados pudiendo superar hasta los 100 grados) actúan transformando el nitrógeno en amoniaco. Mesofílica(o).- Mesófilo; cuando tiene una temperatura óptima de crecimiento, son todos los organismos incluyendo los patógenos. Insuflación.- efecto de insuflar; introducir a soplos o inyectados, un gas, un vapor o una sustancia en polvo dentro de una cavidad. Desemulsionar.- separación de una mezcla de dos ingredientes que son incompatibles entre sí.

58