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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA PRQ-301

MATERIA: MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL

DOCENTE: Ing. LUIS CHÁVEZ

GRUPO:

1 INTEGRANTES: CHAMBI CHOQUE MARY KELY ESPINAL LUQUE VIVIANA ESPINAL PONCE PAMELA DALCY PACO SAN MIGUEL SALEM RAQUEL SAN MIGUEL FLORES JHONNY

SEMESTRE: I/2018 La Paz – Bolivia 1

INDICE 1.

Introducción.......................................................................................................................... 3

2.

Objetivos .............................................................................................................................. 5

3.

Aguas Residuales ................................................................................................................ 5

4.

Proceso General .................................................................................................................. 7

5.

Lodo Activado .................................................................................................................... 13

6.

Microorganismos ................................................................................................................ 18

7.

Parámetros de Control ....................................................................................................... 29

8.

Parámetros de Calidad del Agua y Criterios de Calidad ..................................................... 35

9.

Diagrama de Flujo del Proceso .......................................................................................... 37

10.

Ventajas y Desventajas .................................................................................................. 39

11.

Conclusiones .................................................................................................................. 40

12.

BIibliografía..................................................................................................................... 40

2

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE LODOS ACTIVADOS 1. INTRODUCCION Si las aguas residuales son biodegradables, es decir, que pueden ser degradadas por medios biológicos, es de gran importancia comprender a cabalidad los fenómenos biológicos que suceden, los diferentes tipos de microorganismos que lo realizan, los diferentes patrones metabólicos que los microorganismos siguen para la degradación de las aguas residuales, que factores afectan el crecimiento biológico y la cinética de tratamiento que siguen para la degradación de los desechos. El objetivo de los tratamientos biológicos para aguas residuales es el de coagular y remover los sólidos coloidales no sedimentables y los sólidos disueltos y estabilizar la materia orgánica. Los contaminantes del agua residual pueden ser eliminados por unidades 





Físicos.- Tratamiento en el cual se llevan a cabo cambios a través de la aplicación de fuerzas físicas. Las unidades típicas incluyen cribado, mezclado, adsorción, desorción, transferencia de gas, flotación, sedimentación y filtración. Químicos.- Operaciones en las cuales la remoción o tratamiento de los contaminantes se realiza mediante la adición de reactivos que llevan a cabo diferentes reacciones químicas. La precipitación química, el ajuste del pH, la coagulación y la desinfección son los principales. Biológicos.- En éstos, la remoción de los contaminantes se realiza a través de la oxidación biológica de la materia orgánica. El principal uso del tratamiento biológico es la remoción de los compuestos orgánicos biodegradables nutrientes. El ejemplo más conocido es el de lodos activados, pero existen varios más.

El tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados se desarrolló por primera vez en Inglaterra en el año 1914 y actualmente es el método estándar en los países desarrollados. La depuración del agua residual a través de este proceso se lleva a cabo mediante la acción de diversos microorganismos aerobios que oxidan la materia orgánica presente en el agua de desecho y la transforman a una forma más estable, disminuyendo de esta forma la carga orgánica contaminante. Para llevar a cabo este proceso, los microorganismos requieren de un medio adecuado rico en oxígeno y alimento, necesarios para su desarrollo. En estas condiciones estos microorganismos se multiplican rápidamente formando la biomasa, que oxida los diferentes tipos de materia orgánica presente en las aguas residuales y completan de esta forma el tratamiento biológico. La reacción típica que se presenta en la degradación de la materia orgánica en lodos activados se puede observar en la ecuación.

Tanto la edad de lodos como el tiempo de retención hidráulico son parámetros fundamentales para el diseño y operación en sistema de lodos activados. La edad de lodos es el tiempo promedio que los microorganismos permanecen en el reactor antes de ser retirados y varía 3

generalmente entre 5 y 30 días. Los datos del tiempo de retención celular ( 400

Muy Mala

Características Pin Point Floc (mala sedimentabilidad) Efluente bueno Peligro de pérdida de lodo Lodo con problemas (bulking filamentoso) Pérdida total de lodo Cuadro 2

c. Factores en el Clarificador Caudal de recirculación El lodo sedimentado en el clarificador se recirculan con respecto al reactor biológico con el fin de mantener una determinada carga. Esto es sumamente y se conoce como la cantidad de lodos activados retornados (RAS). Caudal de Purga El control de un proceso de lodos activados es importante para mantener altos niveles en el funcionamiento del tratamiento es importante controlar la purga de lodos activados (WAS).

𝑄𝑤𝑎𝑠 =

𝑀𝐿𝑉𝑆𝑆 ∗ (𝑉𝑟 + 𝑉𝐶) 𝑀𝐶𝑅𝑇𝑑𝑒𝑠 ∗ 𝑅𝑎𝑠𝑆𝑆𝑉

Donde: MCRTdes= Edad lodo deseado (días) Vc= Volumen Clarificador (m3) Vr= Volumen Reactor (m3) 34

MLVSS= Sólidos Suspendidos Volátiles en Licor Mezclado (mg/L) Qwas= Caudal de Purga. (m3/ día) RASssv= Sólidos suspendidos en el sedimentador (mg/L) Todo lo anterior son herramientas que se pueden utilizar y que además dependen de las condiciones y formas de trabajo de cada planta, por lo que es importante analizar los diferentes parámetros que nos pueden ayudar a controlar nuestra planta. La calidad exigida al efluente La calidad que las autoridades exijan al agua de salida, va a determinar tanto el funcionamiento del proceso como el control del mismo. Si se requiere un alto grado de tratamiento, el proceso deberá estar muy controlado y probablemente se requiera de un tratamiento adicional. Dicha calidad deberá ser determinada a través de las analíticas realizadas por el laboratorio. Características del agua residual a tratar Los caudales y características del afluente, se encuentran fuera del campo de actuación del operador, siendo competencia del laboratorio y de las autoridades municipales que controlan los residuos que se vierten en el sistema colector, evitando que determinadas industrias viertan residuos tóxicos para los microorganismos que trabajan en la cuba de aireación. Cantidad de microorganismos activos que se necesitan en el tratamiento La proporción entre la cantidad de microorganismos activos y el alimento disponible, es un parámetro decisivo en el control del proceso. Si esta proporción no es equilibrada, aparecerán serios problemas en planta. El número de organismos aumenta también al aumentar la carga de materia orgánica (alimento) y el tiempo de permanencia en la cuba de aireación (edad del fango). El operador deberá eliminar el exceso de microorganismos (fangos en exceso o purga de fangos) para mantener el número óptimo de trabajadores para el tratamiento eficaz de las aguas. Por otra parte, es fundamental proceder a una recirculación de fangos desde el decantador hasta la cuba de aireación, para mantener una concentración de organismos suficiente, ya que si no se irían eliminando y se acabaría con un lavado del tanque. El fango del decantador debe extraerse tan pronto como se forme la manta de fangos, ya que de permanecer en él, pueden darse fenómenos que hagan que el fango flote. El sistema de bombeo de fangos, por tanto, debe encontrarse en condiciones óptimas para actuar cuando se le necesite. Para conocer la concentración de microorganismos del licor de mezcla y de los fangos de recirculación, se determinará el nivel de sólidos volátiles en ambos. 8. PARAMETROS DE CALIDAD DEL AGUA Y CRITERIOS DE CALIDAD

Los parámetros de calidad del agua residual que tienen importancia en los vertidos de aguas residuales son el oxigeno disuelto (OD), sólidos suspendidos, bacterias, nutrientes, pH y compuestos químicos tóxicos, entre los que se encuentran los compuestos orgánicos volátiles, los neutralizadores ácidos/ básicos, metales, pesticidas y bifenilospoliclorados (PCBs). La importancia del OD para la vida acuática se debe a que, en los casos en los que el nivel de OD se sitúa por debajo de 4-5 [mg/l], se pueden producir efectos nocivos en determinadas especies. Los sólidos suspendidos afectan a la turbiedad de la columna de agua y acaban por 35

sedimentar en el fondo, lo cual puede dar lugar a un enriquecimiento béntico, toxicidad y demanda de oxigeno de los sedimentos. La presencia de bacterias coliformes se suele adoptar como indicador de la presencia de otros organismos patógenos de origen fecal, y como tal, se utiliza para determinar la seguridad de la utilización de un agua para usos recreativos. Los nutrientes pueden provocar eutrofización y descensos del nivel de OD. La acidez del agua, medida por su pH, afecta al equilibrio químico y ecológico de las aguas ambientales. Los compuestos químicos tóxicos incluyen una variedad de compuestos que, a diferentes concentraciones, provocan efectos ambientales nocivos para la vida acuática y para el hombre, caso de que se ingiera el agua y/o la vida animal acuática.

36

9. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

AGUAS RESIDUALES



Sustancias dañinas a la activación microbiana Grandes cantidades de solidos Aguas residuales con valores de pH anormales Desagües con grandes fluctuaciones de fasto y calidad de aguas residuales incluyendo concentraciones de DBO

 

Pretratamiento





Aire

Tanque de aireación o reactor biológico

    

1 parte de lodo por 3 o 4 partes de agua en volumen

Tanque de sedimentación

Reciclo de lodos

Oxigeno disuelto 1.5-4 mg/L, valor mas usado 2 mg/L T = 12-38 [°C] pH = 6.5-8.5 t = 6 a 8 hrs (depende de la edad de lodos) Edad de lodos = 15-20 días 0.2 a 0.4 kg DBO5/kg de biomasa

Sedimentación por gravedad

Agua residual tratada + Biomasa

Bomba de recirculación y purga

Lodos

Purga

Descarte de lodos

Efluente tratado

Agua residual tratada

37

La representación esquemática del proceso se muestra en el siguiente diagrama de flujo:

Diagrama de flujos de Lodos Activos clásico El diagrama de flujo de la preparación de los lodos es el siguiente:

INICIO

Aguas Residuales

Cualquier Lodo 

  

Botellas Plásticos latas

Para eliminar los sólidos

Aceites y grasas (por diferencia de densidades)

    

Rejillas

Eliminación de materia flotante

Lodo Preparado

4L de agua

1L de agua

1. Enzimas Biológicas Flomax AS 2. Enzimas Bio 10cc 3. Hidróxido de Calcio 4. Sulfato de Aluminio 5. Hipoclorito de Calcio 6. Hipoclorito de Sodio

FIN

38

10. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Lodos activados Ventajas

Desventajas

Alta eficiencia de remoción 85%-95% sólidos en suspensión y microorganismos 98%-99.5%

Altos costos por obra civil y equipamiento

Lodos parcialmente estabilizados

Alto costo de operación y mantenimiento

Efluente parcialmente nitrificado.

Alta capacitación para los operadores

Fácil de estabilizar durante el arranque

Es necesaria un área para depósito de los lodos residuales

Menor requerimiento de terreno frente a otros métodos de tratamiento de aguas

Propenso a complicados problemas químicos y micro - biológicos

Buena resistencia a las cargas por impacto

El efluente puede necesitar tratamiento/desinfección adicional antes de su descarga

Se puede operar en una variedad de índices de carga orgánica e hidráulica

No todas las piezas y materiales pueden estar disponibles localmente

Alta reducción de DBO y patógenos (hasta un 99%)

Requiere diseño y supervisión expertos

Se puede modificar para lograr límites de descarga específicos

Se requiere una fuente constante de electricidad El efluente y los lodos requieren tratamiento secundario y/o una descarga apropiada El crecimiento de microorganismos que incorporan grandes volúmenes de agua en su estructura celular, haciendo que su densidad se aproxime a la del agua, evitando así que sedimenten. El crecimiento de organismos filamentosos (fundamentalmente Sphaerotilus) que no sedimentan Encontrar formación de espuma con el proceso de lodos activados, la cual es causada, en su mayoría, por el crecimiento excesivo de organismos Nocardia.

39

11. CONCLUSIONES Debido a la necesidad de tratar el agua residual se pretende con este método contribuir el desarrollo de una alternativa de tratamiento que constituye un proceso complejo en el que entran en juego varios factores tras la remoción de sólidos, una de las fases más importantes es el reactor biológico que tiene el proceso de los lodos activos, que consiste en que los microorganismos son completamente mezclados con el agua residual degradando la materia orgánica, llevando después al clarificador y luego a la cloración este para matar los microorganismo que sean dañinas para el ser humano y el medio ambiente. Aunque el tratamiento de los lodos es costoso, si este es adecuado, se puede obtener varios beneficios para la población en general ya que este proceso el muy viable debido a que tiene los beneficios de hacer una separación de lodos eficientes y mayor limpieza del agua. 12. BIBLIOGRAFIA https://www.lenntech.es/tipo-de-lodos.htm#ixzz5C98KhyNL

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leia/morales_r_pm/capitulo4.pdf http://akvopedia.org/wiki/Lodo_Activado http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/018834/MEMORIAS2004/CapituloII/5Micr obiologiadelodosactivados.pdf https://bioreactorcrc.wordpress.com/2008/04/30/como-funciona-una-planta-de-lodos-activados/ http://www.cec.uchile.cl/~leherrer/BT53A/SBR/sbrdise.htm http://agua-medioambiente.blogspot.com/2011/11/diseno-de-planta-de-tratamiento-de.html Ingeniería de Aguas residuales. Volumen 1, Tercera edición

Metcalf & Eddy, 2003

Ingeniería de Aguas residuales. Volumen 2, Tercera edición

Metcalf & Eddy, 2003

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