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Procesos de lodos activados Convencional: Las aguas residuales y el lodo activado entran en el tanque de aireación y se mezclan en condiciones aerobias con agitadores mecánicos, en el tanque se produce la adsorción, floculación y oxidación de la materia orgánica, para convertirla en biomasa, posteriormente se separan el floc biológico del agua residual, una parte de lodos se recircula(El volumen de lodos recirculados es de 20 a 30% del volumen de las aguas residuales que se van a tratar) y el exceso es enviado al sistema de tratamiento y disposición de lodos.(Luis G, 2003)

Sistema convencional con aireación graduada: el tanque de aireación es un tanque largo rectangular, con difusores de aire a lo largo de una pared, para oxigenación y mezcla en espiral. El suministro de aire es gradual a lo largo del tanque, para proveer la máxima aireación a la entrada por donde ingresan el afluente y los lodos recirculados. Los difusores de burbuja se colocan a 2.5 m de profundidad o más, para proveer buena mezcla y adecuada transferencia de oxígeno. El modelo de flujo en pistón de estos tanques largos rectangulares, produce una trayectoria de crecimiento biológico oscilante. La relación A/M relativamente alta en la cabecera del tanque, disminuye a medida que el residuo circula a lo largo del tanque. Como el periodo de retención es de 6 a 8 horas y pueden extenderse durante caudales mínimos, los microorganismos avanzan a la fase endógena de crecimiento antes de su retorno a la cabecera del tanque.(Luis G, 2003) Completamente mezclado: el influente sedimentado entra en un tanque violentamente agitado por aireadores mecánicos o sistemas de difusión de aire comprimido, de modo que todo el contenido del reactor mantiene una composición aproximadamente constante. La entrada de las aguas residuales puede ser por varios puntos, mientras la aireación se efectúa homogéneamente, una vez sedimentado, los lodos asentados retornan y el efluente se descarga. .(Luis G, 2003)

Aireación escalonada: En el sistema de lodos activados con aireación escalonada el aire se suministra uniformemente a lo largo del tanque, pero el agua residual se introduce por intervalos o etapas, en la primera porción del tanque de aireación. En este proceso se puede lograr un tratamiento equivalente al del proceso convencional de lodos activados, en casi la mitad del tiempo de aireación, si se mantiene la edad de los lodos dentro los limites adecuados de 3 a 4 días. (Luis G, 2003)

Estabilización por contacto: los lodos biológicamente activos se ponen en contacto intimo con las aguas residuales durante 15 a 30 min solamente, tiempo durante le cual los lodos activados absorben y adsorben un gran porcentaje de la materia contaminante suspendida, coloidal y disuelta, entonces la mezcla fluye al tanque de sedimentación de dónde se separan los lodos del efluente, el lodo recirculado es aireado por 3 a 6 horas en el tanque de estabilización. (Luis G, 2003)

Aireación extendida: se conoce también como oxidación total. Opera con mezcla completa y requiere los organismos en la fase endógena de crecimiento, por ello se necesita una relación A/M baja, concentración de SSVLM alta y tiempo de aireación largo. Busca minimizar la producción de lodos, por el autoconsumo de los microorganismos, obteniendo lodos bastante estabilizados, sin muchas necesidades adicionales de digestión. Generalmente es aplicable a plantas de tratamiento pequeñas con caudales menores de 400 m3 / d. (Luis G, 2003)

Proceso de Krauss: para tratamiento de aguas residuales con concentración alta de carbohidratos y deficientes en nitrógeno. Consiste en airear el sobrenadante de los digestores de lodo con lodo digerido y una porción de lodo recirculado en un tanque separa de reaireacion por un periodo de 24 horas (Romero, 2002) Tasa alta: es una modificación en la cual se combina una carga volumétrica alta con una concentración de solidos suspendidos grande en licor mezclado, tiempos de retención cortos, relación alta de A/M y edad de lodos reducida. Con el objeto de disminuir los costos de construcción (Romero, 2002) Zanjón de oxidación: es una aireación extendida realizada con flujo pistón, múltiples veces, al forzar el sustrato a realizar circuitos cerrados alrededor de un canal cerrado por medio de rotoresaireadores con forma de cepillo que impulsan el agua en una dirección dada. (Luis G, 2003)

Reactor secuencial de cochada (SBR): es un reactor de lodos activados en el cual todo el tratamiento se realiza en un solo tanque, durante la aireación la biomasa oxida la materia orgánica y estabiliza el residuo. En la etapa de sedimentación la biomasa se sedimenta y produce un sobrenadante clarificado, el cual es removido durante la etapa de decantación El empleo de un único tanque reduce sustancialmente la inversión necesaria. (Luis G, 2003)

Oxigeno puro: Las aguas residuales, la recirculación del lodo y el oxígeno se introducen en la primera etapa del sistema y fluyen a través de los tanques. La disolución del oxígeno y la mezcla se realizan con operadores superficiales o con sistemas de turbinas sumergidas. Se produce actividad bacterial mayor, menor volumen de lodos y un lodo con mejores características de sedimentación. (Luis G, 2003)

Parámetros de diseño ras

*Para Colombia se deben utilizar los valores mas altos de los parámetros F/M y Lv en cada proceso, si se utilizan los valores bajos debe justificarse *Para la PTAR con caudales mayores a 100 l/s se requiere llevar a cabo estudios piloto *El sistema de dosificación debe calcularse de manera cuidadosa, para caudales medios la dosificación por m2 no debe exceder mas o menos el 10% en cualquier punto del filtro. Distancia mínima de 15 cm entre la parte inferior dl brazo distribuidor y la parte superior del medio filtrante. *las aberturas de entrada de los desagües deben tener un área bruta no sumergida igual al 15% del área del filtro *los desagües deben tener una pendiente mínima del 1% *los canales del efluente deben producir una velocidad mínima de 60 cm/s *en filtros pequeños se acepta el uso de un canal de carga periférica con ventilación vertical *el sistema de drenaje interior, los canales del efluente y el conducto del efluente deben diseñarse con buena ventilación *por cada 23 m2 de un área de filtro deberá proveerse 1 m2 de ventanas de ventilación.(RAS, 2017) Parámetros de diseño según el libro de tratamiento de aguas residuales:

𝑉

Tiempo de aireación: θ = 𝑄 Θ =tiempo de aireación V= volumen del tanque de aireación Q = caudal de aguas residuales, sin incluir el caudal recirculado Carga volumétrica Primero se debe hallar la carga orgánica CO = S0 Q S0 = producto de la concentración de DBO Y la carga volumétrica es COV =

𝑄 𝑆0 𝑉

RELACION ALIMENTO MICROORGANISMO (A/M) 𝐴 𝑄 𝑆0 = 𝑀 𝑉𝑋 A/M = relación alimento microorganismo, gDBO/d*gSSVLM Q= caudal de aguas residuales crudas M3/d S0 = DBO del agua residual cruda mg/L V = volumen del líquido en el tanque de aireación m3

X= SSVLM, concentración de solidos suspendidos volátiles en el tanque de aireación, mg/L Tiempo de retención celular o edad de los lodos 𝑉𝑋 𝑄𝑤 𝑋𝑅 + 𝑄𝑒 𝑋𝑒

θ𝑐 =

θ𝑐 = edad de los lodos, en días V= volumen del tanque de aireación, m3 X = concentración de SSV en el tanque de aireación, SSVLM Mg/ L 𝑄𝑤 = caudal del lodo dispuesto, m3 / d 𝑋𝑅 = concentración de SSV en el lodo dispuesto, mg/L 𝑄𝑒 = caudal efluente tratado, m3 / d 𝑋𝑒 = concentración de SSV en el efluente tratado, mg/L Si la concentración de solidos es baja la ecuación se puede simplificar 𝑉𝑋 𝑄𝑤 𝑋𝑅

θ𝑐 =  R=

Tasa de recirculación de lodos 𝑄𝑅 ∗ 100 𝑄

R = tasa de recirculación QR = caudal recirculado Q= caudal de aguas residuales crudas DBO

Se = DBOe – SS

Se = DBO del efluente mg/L DBOe = DBO total deseada del efluente mg/L SS = solidos suspendidos del efluente mg/L (Romero, 2002)

Ejemplo real El sistema de tratamiento de aguas residuales está localizado aproximadamente a 1 km del área urbana por la vía que de Paz de Ariporo conduce a la vereda la Barranca de este municipio. El sistema se encuentra conformado por: 1. Un sistema de pretratamiento que incluye sistemas de cribas (automáticas y manuales). 2. Un desarenador tipo puente. 3. Una canaleta parshall, donde se realiza la medición de caudal. 4. Una trampa de grasas y aceites. 5. Pozo de bombeo (compuesto de 5 bombas). 6. Un reactor UASB, estructura de lodos activados, un sedimentador (de alta tasa) 7. Una estructura de desinfección tipo batch. 8. Finaliza con una laguna de maduración

Tanque de lodos activados

Bibliografía air, G. (19 de agosto de 2017). Comparacion de nuevas tecnologias que se estan implemetando en la PTAR. Obtenido de https://repository.ucatolica.edu.co/bitstream/10983/15219/2/Rio-deJaneiro_Paz-de-Ariporo.pdf Luis, G. (14 de noviembre de 2003). Arranque y operacion de un reactor experimental de lodos activados para el tratamiento de aguas residuales . Obtenido de http://bdigital.unal.edu.co/977/1/luisfernandogiraldov.isabelcristinarestrepom.2003.pdf ministerios de vivienda, cuidad y territorio : RAS. (8 de junio de 2017). Reglamento tecnico para el sector de agua potable y saneamiento basico. Obtenido de http://www.minvivienda.gov.co/ResolucionesAgua/0330%20-%202017.pdf Romero, J. (2002). Tratamiento de aguas residuales, teoria y principios de diseño. Bogota : Escuela colombiana de ingenieria.