Primario-Secundario-Terciario

Procesos Biológicos

Procesos de tratamiento.

Eliminación de materia orgánica Eliminación de sólidos coloidales no sedimentables

Eliminación de contaminantes específicos

Contaminantes en el agua residual Fuerzas o barreras

físicas Otro producto

(menos contaminante) • Cribado • Mezclado • Sedimentación • Filtración • Flotación • Adsorción • Desorción • Transferencia de gas

Tratamiento físico

Procesos Biológicos Contaminantes en el agua residual (disueltos o en forma coloidal) Proceso biológico

Agua tratada

(menos

contaminante)

Lagunas de estabilización

Lodos activados

Filtros biológicos

Tratamiento anaerobio

Tratamiento Biológico

Procesos Biológicos

Tratamiento químico

•

Desinfección

•

Precipitación

•

Coagulación

•

Oxidación

•

Intercambio iónico

OPERACIONES UNITARIAS

Primario Secundario Terciario

Efluente Pretratamiento Cribado Desarenación Sedimentación Primaria Efluente Desinfección Desinfección Sedimentación Sedimentación Sedimentación Secundaria Lodos activados Filtros precoladores Biodiscos Lagunas de estabilización Lagunas aereadas Procesamiento Secundario Desinfección Disposición Desinfección Remoción de nitrógeno nitrificación desnitrificación Intercambiador Ionico cloración Volatización de gases Remoción de fosfatos Coagulación química y biológica

Remoción de sólidos susp. Coagulación química

filtración

Remoción de metáles y org. Adsorción de carbón Precipitación química

Remoción de Sólidos disueltos

Ósmosis inversa, electrodiá-lisis, desnitrificación,

intercambio iónico Efluente

CRIBADO

• OPERACIÓN MEDIANTE LA CUAL SE

ELIMINA EL MATERIAL VOLUMINOSO DEL

AGUA RESIDUAL.

• FUNCIÓN:

– PROTEGER EL EQUIPO

ELECTROMECÁNICO DE LAS PLANTAS

– PREVENIR LA OBSTRUCCIÓN DE LAS

TUBERÍAS.

– MEJORAR LA CALIDAD DEL EFLUENTE

(CRIBAS FINAS).

TAMAÑO DE LA ABERTURA DE LOS

CRIBADORES DE GRUESOS Y FINOS

TIPO DE TAMIZ ABERTURA

(mm) OBSERVACIONES Rejillas antes de las bombas de

agua residual y del desarenador.

51 a 153

Rejillas antes de otras unidades o procesos.

19 a 51 Pueden usarse aberturas de 25 mm Desmenuzadores 6 a 19 La abertura está en función de la

capacidad hidráulica de la unidad Tamiz fijo (estático) 2.3 a 6.4 Aberturas menores a 2.3 mm son

usadas en pretratamiento y/o tratamiento primario Tamiz ajustable 0.02 a 0.3

REJILLAS

• Aplicación:

– antes de

estaciones de

bombeo;

– en la entrada de

las plantas de

tratamiento.

Clasificación

Limpieza: manual y mecánica.

Aberturas: dependen del tipo de basura

presente en el flujo.

Para gruesos:

75-150 (40-100) mm

Para finos:

Limpieza manual

25-50 mm

Inclinación de las barras

α

Limpieza manual

45-60º

Limpieza mecánica 60-90º

s

Espesor de las barras

Forma: circular, cuadrada,

rectangular, rectangular con uno o ambos extremos

Desmenuzadores

Cortan el material retenido a 6-19 mm,

sin eliminarlo.

Tamices

• Parte activa:

– Placas

perforadas

– Mallas

Material:

Acero inoxidable

Plástico

Fibra de vidrio

reforzada

Aberturas: 0.02-3.00 mm

•Tipos: Estáticos o Móviles

Tamices fijos

Permiten reducir SST y DBO en un 20-35%.

Permite recuperar material valioso de efluentes

industriales.

Aberturas de 0.2 a 1.2 mm

∆H de 0.8 a 1.4 m

Amplia aplicación en

plantas sin sedimentación primaria.

Cribadores móviles

•Aplicación: Tratamiento de efluentes del tratamiento secundario.

Abertura Remoción de SST 0.02 mm 57-89%

Flujo horizontal

Aereados

Tipo Vortex

Remoción de arenas

• Protección del equipo electromecánico

de la abrasión

• Reducción de depósitos en tuberías

• Reducción de sedimentos arenosos en

reactores subsecuentes

Condiciones de diseño – Desarenador flujo horizontal

Remoción de partículas con gravedad específica de 2.65 Temperatura del agua residual : 15.5°C

30 25-50

% Long. Adicional por aumento en

turbulencia a la entrada y salida

36 30-40

% Pérdidas de carga en la secc. de control

como % de la profundidad del canal

2.5 2.0 – 3.0 m/min Material malla 100 (0.15 mm) 9.6 9.2-10.2 m/min Material malla 50 (0.3 mm) Velocidad de sedimentación: 1.0 0.8-1.3 m/s Velocidad horizontal 60 45-90 s Tiempo de retención Valor típico Intervalo Unidad Parámetro Valor

Condiciones de diseño – Desarenador

flujo horizontal tipo canal

Remoción de partículas con gravedad específica de 2.65 Temperatura del agua residual : 15.5°C

Opera a velocidades cercanas a 0.3 m/s

Extracción de arenas mediante mecanismo de rastras o canjilones

Homogenización

Variaciones del influente

(Q y concentración)

Reduccion de los “picos”

• Regulación del pH

Tratamiento biológico: 6.5 pH 8.5

TRATAMIENTO

PRIMARIO

Sólidos en el agua

Suspendidos

SST

Disueltos

SDT

SST

25% inorgánicos

75% orgánicos

Eficiencia de los

Sedimentadores

• SST

50-65% (hasta 75%)

• DBO

25-30% (hasta 35%)

Clasificación

• Según el lugar en el esquema:

– Sedimentadores primarios

• Se remueve la parte sedimentable de los SST

• Reducen la carga de SST a los sistemas de

tratamiento biológico.

– Sedimentadores secundarios

• Se remueve la biomasa suspendida del efluente

de los reactores biológicos

• Según su forma

– Rectangulares

– Circulares

Sedimentadores

rectangulares

Sedimentadores rectangulares

• Aplicación:

• Sedimentación primaria

• Sedimentación secundaria

Remoción de lodos –

raspas en cadena

Remoción de lodos

puentes corredizos

Sedimentadores

circulares

Remoción de lodos:

• Rastras

• Succión

Sedimentadores circulares

Aplicación:

• primarios o

secundarios

• Flujo radial.

Alimentación:

• Central

• Periférica

Sedimentadores circulares

TRH : 4 a 30 días

FOSA SÉPTICA

Función principal.

Hidrólisis de la materia orgánica. Eliminación de sólidos sed.

Fosa séptica de dos compartimientos y

un filtro de flujo ascendente.

DESVENTAJAS

TRH prolongados

Su uso es limitado

Efluente de baja calidad

VENTAJAS

Apropiada para comunidades rurales

Su limpieza no es frecuente

Impide que los sólidos que se han separado se mezclen nuevamente con el agua.

Los sólidos se retienen y se descomponen en la misma unidad.

Disminuye el período de retención hidráulica.

El tanque puede ser rectangular o circular y esta dividido en tres cámaras:

•••• La sección superior (cámara de derrame

continuo o compartimiento de sedimentación).

•••• La sección inferior (cámara de digestión de lodos).

•••• Respiradero y cámara de natas.

Tanque Imhoff con doble cámara de sedimentación Vistas transversal y en planta Tanque Imhoff y lechos de secado.

Fuente: Metcalf & Eddy. 1991

TRATAMIENTO

SECUNDARIO

Clasificación

• Presencia o ausencia de O2:

– aerobios, anaerobios y combinados.

• Estado de la biomasa:

– Biomasa en suspensión

• lodos activados convencionales y sus modificaciones, lagunas aeradas y de estabilización, y diferentes tipos de digestores anaerobios.

– Biomasa inmobilizada sobre soportes fijos o

rotatorios

• biofiltros, llamados también filtros percoladores y los contactores rotatorios o biodiscos.

PROCESOS DE

TRATAMIENTO

Los procesos de tratamiento aerobios son sistemas en los que se aprovecha el metabolismo de los

microorganismos aerobios para degradar la materia orgánica presente en las aguas residuales. Se

clasifican como procesos secundarios. Principales sistemas aerobios :

PROCESOS DE SUSTRATO SUSPENDIDO

Lodos activados y sus modificaciones Sistemas lagunares

PROCESOS DE PELÍCULA FIJA

PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

Desarrollado en Inglaterra, en 1914.

A pesar de ser un proceso biológico con altos costos de inversión, operación y mantenimiento, sigue siendo muy utilizado en el tratamiento de aguas residuales

municipales e industriales.

Es un proceso estable y con altas eficiencias de remoción de materia orgánica.

Las modificaciones al proceso convencional son atractivas por su flexibilidad (cargas orgánicas variables).

COMPONENTES DEL SISTEMA DE

LODOS ACTIVADOS

El proceso básico de lodos activados se integra por varios componentes que se interrelacionan entre sí: 1. Tanque de aeración.

2. Fuente de aeración. 3. Sedimentador.

4. Recirculación.

5. Tubería para desechar el exceso de lodos biológicos del sistema.

Reactores de flujo pistón

En esta modificación, el agua residual se conduce por una serie de canales construidos en el tanque de

aeración. El agua residual fluye a través del tanque de aeración como un pistón y es tratada conforme avanza por los canales del reactor, reduciéndose

gradualmente la carga orgánica. Esta variación permite la disminución del lodo recirculado y la

cantidad de aire requerida a lo largo del tanque. Los requerimientos de oxígeno y de biomasa se reducen, logrando un ahorro de energía.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE LODOS ACIVADOS DE

DIAGRAMA DEL PROCESO DE LODOS ACIVADOS DE

FLUJO PIST

Reactor completamente mezclado

Existe un mezclado completo dentro del tanque. El agua residual y el lodo recirculado se combinan y se introducen en diversos puntos del tanque de aeración desde un canal central. El líquido aerado sale del

reactor por canales situados a ambos lados del tanque de aeración. Tiene la ventaja de resistir o atenuar

descargas o choques de carga orgánica o sustancias tóxicas, ya que teóricamente estas descargas se

DIAGRAMA DE FLUJO PARA EL SISTEMA

DIAGRAMA DE FLUJO PARA EL SISTEMA

COMPLETAMENTE MEZCLADO

AERACIÓN EXTENDIDA

Esta modificación tiene amplia aplicación en el tratamiento de aguas residuales industriales y municipales.

Altos tiempos de retención



permiten cambios

bruscos en la carga hidráulica y orgánica, así como también la degradación de compuestos más

complejos o difícilmente degradables.

2a ventaja: MENOR VOLUMEN DE LODOS

(permite la fase endógena



las bacterias son digeridas en el tanque de aeración.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

DE AERACIÓN EXTENDIDA

OXÍGENO PURO

Esta modificación se realiza en tanques cerrados configurados en serie utilizando oxígeno de alta

pureza. 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.

El proceso tiene mayor velocidad de utilización del

sustrato, mayor transferencia de oxígeno, resistente a los choques de carga y produce un lodo con mejores características de sedimentación.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE

LODOS ACTIVADOS CON OX

Aeración descendente o reducida

Trabaja en régimen de flujo pistón. La

aeración descendente armoniza la cantidad de

aire suministrado con la demanda de oxígeno

a lo largo del tanque. Como a la entrada la

demanda de oxígeno es más alta, el

suministro de aire es mayor, disminuyendo

hacia la salida conforme la demanda de

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE

LODOS ACTIVADOS CON AERACIÓN

ZANJA DE OXIDACIÓN

Tratamiento biológico de lodos activados comúnmente operado como un proceso de aeración extendida. La unidad consiste de un canal en forma de circuito cerrado, de 0.9 - 1.8 m de

profundidad. La aeración se realiza a través de aeradores

mecánicos tipo cepillos horizontales o aeradores tipo discos que giran a una velocidad de 10 a 110 rpm, localizados en uno o varios puntos a lo ancho de la zanja.

El agua residual después de un pretratamiento de cribado y desarenado, entra a la zanja y circula a lo largo del canal a una velocidad de 0.3 a 0.6 m/seg. Debido al largo tiempo de

retención celular de 10 a 50 días, en este proceso puede ocurrir un alto grado de nitrificación.

DIAGRAMA DE FLUJO DE UNA

ZANJA DE OXIDACIÓN

PROCESOS CON BIOPELÍCULA FIJA

El concepto de biopelícula o película biológica fija, introduce modificaciones a los procesos de biomasa suspendida.

Ventajas

Mayor tiempo de retención celular sin recurrir a la recirculación de la biomasa.

Es posible lograr una alta concentración de la biomasa en el reactor.

Clasificación de acuerdo al tipo de soporte

Soporte fijo: Filtros percoladores.

Filtro biológico aerobio

(filtro percolador, filtro rociador)

El agua residual es distribuida sobre el soporte mediante un

sistema de brazos giratorios. El efluente se recolecta en el fondo del filtro percolador.

Formación de la biopelícula sobre la superficie del medio de empaque (roca o material sintético).

Aeración natural: Circulación del aire a través de los intersticios del medio filtrante debido al gradiente de temperatura que se

presenta en el interior del filtro. Para permitir este flujo de aire es necesario dejar ventilas de tamaño adecuado en la parte inferior de los filtros.

Artificial: Cuando las torres de los filtros son muy altas, es necesario instalar ventiladores o sopladores.

Componentes básicos de un filtro

percolador

Sistema de distribución.

Equipo fijo. Tuberías o canales con boquillas

que operan a presiones elevadas

Equipo móvil. Son distribuidores giratorios

con guías laterales en forma de canaletas.

Material de soporte

Material rocoso – Material sintético: PVC,

poliuretano, polietileno

Profundidad : 1.5 - 3.0 m.

DIAGRAMA DE UN FILTRO

BIOLÓGICO AEROBIO

Biodiscos

Al girar los discos, la película biológica adherida a ellos entra en contacto alternadamente con el agua residual que se encuentra en el tanque y con el

oxígeno atmosférico permitiendo la degradación de la materia orgánica. El exceso de microorganismos se desprende de los discos debido a fuerzas

cortantes originadas por la rotación y se separan en el sedimentador secundario.

La biopelícula se forma sobre la superficie de los discos y está constituida principalmente por

bacterias heterótrofas y en las etapas finales por bacterias autótrofas encargadas del proceso de nitrificación.

Características:

Discos de plástico de alta densidad, ϕϕϕϕ : 3 m Velocidad de rotación : 1 a 2 r.p.m.

Porcentaje de sumergencia 40%

Disposición de los discos: sumergidos en un tanque dividido en etapas, generalmente van de 2 a 4. En cada etapa se colocan de 20 a 30 discos

Ventajas:

Alta eficiencia en remoción de carga orgánica y NH₃, operación simple, bajos consumo de energía,

flexibilidad a los sistemas de tratamiento

Desventajas:

Sensible a cambios bruscos de temperatura, requiere estar bajo techo o cubiertos para soportar cambios

climatológicos. La nitrificación puede causar déficit de alcalinidad en el sistema y puede requerir adicionarla. Si se desarrollan condiciones sépticas se instala

aeración mecánica para aumentar la concentración de oxígeno en el sistema.

VALORES RECOMENDABLES PARA

LAS DIMENSIONES DE BIO-DISCOS

ROTATORIOS

PROCESOS

ANAEROBIOS

La capacidad de tratamiento esta dada por:

· La cantidad de biomasa activa · La eficiencia del contacto

La evolución ha sido en el sentido de:

· Control de la biomasa activa

· Cambios en el tiempo de retención celular (TRC) y en el tiempo de retención hidráulica (TRH).

SISTEMAS DE TRATAMIENTO

ANAEROBIO

Evolución de los procesos anaerobios

Los m.o. son retenidos en el reactor. Soporte o por Sedimentación. TRC>TRH. Tercera generación Contiene m.o en forma de biopelícula adherida al soporte que se expande o fluidifica mediante una corriente de recirculación ascendente. Soportes: arena, material plástico o cerámica, etc. TRC>TRH.

DIFERENTES TIPOS DE REACTORES

ANAEROBIOS

Laguna anaerobia

coloración gris del agua

BORDO LIBRE

Digestor anaerobio convencional

Los digestores convencionales pueden ser mezclados o no mezclados, y de flujo continuo o intermitente.

El mezclado es mecánico, con impulsor o mediante la recirculación de gas, el cual se necesita comprimir para su posterior liberación dentro del reactor.

El TRC para un digestor convencional puede estar en el intervalo de 20 a 30 días. Este proceso se emplea para tratar desechos, con una alta concentración de sólidos

Cargas orgánicas típicas : 0.5 a 0.6kg SSV /m3_d

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE Y LECHO DE LODOS (UASB)

No requiere de soporte Presenta buena sedimentabilidad de la biomasa

La biomasa se aglomera en forma de granos o pellets ( 5mm) Los granos presentan actividad metanogénica muy elevada

Influente Biogás Efluente Influente Gas Gas Influente Manto de lodos Campana de recolección de biogás Efluente Influente Influente Biogás Efluente Influente Gas Gas Influente Manto de lodos Campana de recolección de biogás Efluente Influente

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO

ASCENDENTE Y LECHO DE LODOS

I n f l u e n t e

T u b e r í a d e e n t r a d a

Influente Tuberia de recolección de gas

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO

VENTAJAS DE UN REACTOR

ANAEROBIO DE MANTO DE LODOS Y

FLUJO ASCENDENTE

-Soporta Altas cargas (>20 ó kgDQO/m3.d=

-Bajo requerimiento de energía -No requiere medio de soporte

-Construcción relativamente simple

-Con inóculo apropiado puede arrancar en forma inmediata

-Aplicable a pequeña y gran escala -Operación comparativamente simple -Proceso ampliamente probado

-La granulación es lenta y no necesariamente controlable

-No todas las agua favorecen la granulación -Requerimientos de inóculo de determinadas características

-Sensible a sólidos suspendidos, grasas y aceites en el influente

-Sensibles a aguas que forman precipitados

-Riesgo de flotación de los granos durante arranques -Arranque lento si no se cuenta con inóculo

adecuado

DESVENTAJAS DE UN REACTOR

ANAEROBIO DE MANTO DE LODOS Y

H U M E D A L E S

♦ ♦ ♦

♦

W

♦ ♦ ♦ ♦

L

L

P

♦

S

NEGRAS CON PLANTAS ACUÁTICAS (STANPA)

♦ ♦ ♦

♦ ♦♦

♦

L

♦ ♦ ♦

♦

N

♦ ♦ ♦

♦

E

●●●● CLIMAS ADECUADOS PARA EL USO DE LOS LPA

●●●● GRAN LUMINOSIDAD

●●●● BIODIVERSIDAD DE ESPECIES

♦ ♦♦

♦

C

••••

N

••••

A

TIPO DE FLUJO :

••••

S

••••

S

Suelo o grava Raíces y Rizomas Efluente de altura variable Fondo impermeable Pendiente (2-8%) Profundidad del lecho 0.6m Grava de distribución Agua residual (influente) Nivel de superficie

Agua Efluente de altura variable Fondo impermeable Pendiente (2-8%) Profundidad del lecho 0.6m Grava de distribución Agua residual (influente) Nivel de superficie Plantas Flotantes

TRATAMIENTO

TERCIARIO

APLICACIONES DE LOS PROCESOS QUÍMICOS

EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Otras sustancias químicas pueden utilizarse para alcanzar los objetivos específicos del tratamiento

Otras aplicaciones químicas

Destrucción selectiva de microorganismos patógenos con cloro

Desinfección con cloro

Destrucción selectiva de microorganismos patógenos

Desinfección

Remoción de compuestos orgánicos que no se remueven por procesos químicos o biológicos convencionales. También se utiliza para la decloración del agua

Adsorción

Remoción de fósforo y de sólidos suspendidos, en sedimentación primaria, en plantas de tratamiento fisicoquímico.

Precipitación química

APLICACIÓN PROCESO

PRECIPITACIÓN QUÍMICA

La precipitación química en el tratamiento del agua consiste en la adición de sustancias química para alterar el estado físico de los sólidos suspendidos y disueltos, y facilitar su remoción por sedimentación

Aplicaciones

Remoción de N y P

Remoción de iones de Ca y Mg

Precipitación de hidróxidos metálicos Precipitación de Ca y Mg

El tratamiento de precipitación más utilizado es la descarbonatación con cal. Su principal función es la de eliminar la dureza carbonatada (denominada también dureza temporal) de un agua.

PRECIPITACIÓN QUÍMICA

• Consiste en la adición de reactivos con el

propósito de que reaccionen con compuestos

solubles específicos para formar compuestos

insolubles.

• Aplicación:

• Remoción de Fósforo, el cual puede ser reducido hasta 1 mg/L con alumbre, sales de hierro y algunos polímeros.

• Remoción de calcio, magnesio, sílice o fluoruro son eliminados con cal.

Solubilidad

de los

hidróxidos

metálicos en

función del

pH

.

Proceso típico de precipitación

química.

CONCENTRACION DE METALES PESADOS

EN EFLUENTES TRATADOS

Adsorción con carbón 0.06 Bario Precipitación con sulfuro y filtración 0.05 Arsénico TECNOLOGÍA UTILIZADA CONCENTRACION EN EL EFLUENTE (mg/L) METAL FUENTE: Eckenfelder, 1989.

COAGULACIÓN

Los coloides y una gran parte de partículas finas, no son removidas en el proceso de sedimentación.

La coagulación se aplica para remover del agua la materia en estado coloidal y en suspensión, tales como:

Coloides 0.01 - 0.1µµµµ Partículas finas. 0.01-0.1µµµµ Partículas suspendida > 10 µµµµ

La coagulación también desestabiliza las emulsiones. Aplicaciones

Cuando hay variaciones considerables en la concentración del agua residual , como por ejemplo las estaciones del año. Cuando se requiere de un tratamiento intermedio Como ayudante del proceso de sedimentación, flotación y filtración.

ADSORCI

ADSORCI

Ó

Ó

N

N

La adsorción utiliza la capacidad de un adsorbente para remover ciertas sustancias de una solución

El carbón activado es un adsorbente que se usa ampliamente en el tratamiento de aguas residuales para remover compuestos que causan sabor, olor y color y para adsorber compuestos orgánicos tóxicos.

La adsorción es la acumulación de sustancias en una superficie de sólidos adsorbentes. El material que se concentra en la superficie o que se adsorbe se llama adsorbato.

La adsorción en un sólido, desde una solución depende de: 1) la afinidad del soluto con el disolvente

PROPIEDADES DEL CARBÓN ACTIVADO

Los carbones disponibles comercialmente se preparan a partir de una variedad de materias primas como madera, lignina, lignito, carbón blando, pizarra, residuos de petróleo y cáscaras de nuez y coco. Los carbonos activados tienen propiedades específicas dependiendo de la materia prima y la forma de activación.

•••• El número de fenol se usa como un índice de la habilidad del

carbón para remover compuestos causantes de sabor y olor.

•••• El número de iodo relaciona la habilidad del carbón

activado para adsorber substancias de bajo peso molecular (microporos que tienen un radio efectivo de menos de 2 µµµµm).

•••• El número de melaza se relaciona con la habilidad del

carbón para adsorber substancias de alto peso molecular (poros que varían entre 1 a 50 µµµµm).

INTERCAMBIO I

INTERCAMBIO I

Ó

Ó

NICO

NICO

El objetivo es la remoción de iones cuya presencia altera las características deseadas del agua.

Es un proceso en el cual los iones que están

ligados a grupos funcionales por fuerzas

electrostáticas sobre la superficie de un sólido son intercambiados por iones de carga similar en una solución en la que el sólido esta inmerso.

Los cationes son sustituidos por iones hidrógeno o sodio y los aniones se reemplazan por hidróxilos.

INTERCAMBIO IÓNICO

Las resinas sintéticas son las más utilizadas.

Se utiliza también carbón activado, celulosa e incluso células vivas tales como algas y bacterias.

Las resinas sintéticas para intercambio son polielectrolitos o macromoléculas insolubles en agua, compuestas por un alta concentración de grupos polares, ácidos o básicos, incorporados a una matriz de un polímero sintético.

Desinfección

• Destrucción de organismos patógenos.

• Etapa final de tratamiento del agua.

• Métodos:

– físicos (temperatura, radiación UV)

Propiedades que deben

cumplir los desinfectantes

• Destruir todas las clases de agentes

patógenos.

• No

ser

tóxico

(hombre,

animales

domésticos).

• Tener un costo razonable.

• Ser de manejo, transporte, almacenamiento y

aplicación seguros y fáciles.

• Proporcionar protección residual contra la

contaminación en las líneas de conducción.

• No reaccionar con los compuestos presentes

en el agua para producir sustancias tóxicas.

Factores

• Tiempo de contacto

• Tipo y concentración de agente

químico

• Intensidad y naturaleza de los

agentes físicos

• Temperatura

• Número

y tipo de organismos

presentes en el agua

Cloración

Cloro, el principal compuesto empleado para la desinfección del agua.

Cloro gaseoso, la forma más rentable para las

plantas de tratamiento de gran tamaño.

Ozonación

– O₃: uno de los germicidas más potentes y efectivos

Mecanismo de desinfección:

• Oxidación citoplasmática completa de los

virus y las bacterias.

Ventajas:

• Alta eficiencia para eliminar virus y quistes.

• Control de olor, color.

• Su producto de descomposición es O

.

• El efecto no depende del pH.

Desventajas de la ozonación

• El O

se produce eléctricamente a medida

que es empleado.

• No puede ser almacenado.

Se genera en el lugar de aplicación.

• Es difícil el control cuando hay

alta variación del caudal y de las

características del agua.

Radiación Ultravioleta

• La luz ultravioleta es una onda

electromagnética con

λ

= 180-400 nm

•

λ

= 220-300 nm tiene propiedades

germicidas.

Mecanismo de desinfección:

• El haz luminoso lisa las proteínas contenidas

en los ARN y ADN de las células. Así se evita

que la información genética se replique, y los

microorganismos no se pueden reproducir.

Radiación UV

Ventajas:

• Alta eficiencia a un costo aceptable

• No genera productos tóxicos

Desventajas:

• Se requiere que el agua sea de muy

buena calidad

• Dificultad para medir la dosis y para

monitorear inmediatamente después de

la desinfección. Bioensayos.

Radiación UV

Equipo de desinfección de luz ultravioleta en cámara cerrada

PUNTOS DE COMPARACIÓN UV OZONO CLORO Tiempo de contacto Tanque de reacción Mantenimiento Instalación Influencia de: - materia suspendida - tempetura - pH Residuos en el agua Influencia del agua Corrosión Toxicidad Costos de operación 1-10 s ninguno mínimo sencilla fuerte variable ninguna ninguna ninguna ninguna ninguna bajo 10-20 min requerido considerable elaborada fuerte elevada débil bajo presente presente presente alto 30-50 min requerido promedio elaborada fuerte elevada elevado presente presente presente presente bajo FUENTE: Angehrn, 1984

COMPARACIÓN DE LOS PRINCIPALES MÉTODOS DE DESINFECCIÓN DEL AGUA

OSMOSIS INVERSA

OSMOSIS INVERSA

OSMOSIS INVERSA

OSMOSIS INVERSA

¿Qué es la osmosis?

Es el movimiento físico de un

solvente a través de una membrana semipermeable, basado en una

diferencia de potencial químico

entre dos soluciones separadas por dicha membrana.

Presi

Presi

Presi

Presió

ó

ón osm

ó

n osm

n osm

n osmó

ó

ó

ótica

tica

tica

tica

Es la presión que hay que aplicar a la solución

más concentrada para que se detenga el flujo

de agua a través de la membrana.

Principio de la

Principio de la

Principio de la

Mecanismos de la osmosis inversa

Mecanismos de la osmosis inversa

Mecanismos de la osmosis inversa

Mecanismos de la osmosis inversa

• El bombardeo de la moléculas del

disolvente.

• La membrana actúa como un tamiz

• La destilación del disolvente a través de la

membrana

Membranas de

Membranas de

Membranas de

Membranas de ó

ó

ósmosis inversa

ó

smosis inversa

smosis inversa

smosis inversa

Las membranas pueden clasificarse en función de distintos parámetros Dinámicas Inversión de fase Policondensación entre fase Polimerización plasma De máquina TÉCNICA DE FABRICACIÓN

Muy baja, Baja Media, alta PRESIÓN DE TRABAJO Lisas Rugosas MORFOLOGÍA DE LA SUPERFICIE Neutras, Catiónicas, Aniónicas CARGA SUPERFICIAL Orgánica Inorgánica COMPOSICIÓN QUÍMICA Planas, Tubulares Fibra hueca FORMA Integrales

Compuestas de capa fina NATURALEZA Simétricas Asimétricas ESTRUCTURA Tipos Parámetros

TRATAMIENTO

DE LODOS

LODOS

Sólidos en suspensión que se generan en los diversos procesos del sistema de tratamiento de aguas.

Están formados en su mayor parte por agua (95 a 99%) y contienen la mayor parte de la materia indeseable que es separada del agua residual, ya sea durante los procesos de separación física, biológicos o por efecto de precipitación química.

Lodos de aguas residuales:

Los procesos para el tratamiento de las aguas residuales generan lodos provenientes del material separado y como producto de la depuración de la misma. Dichos lodos contienen grandes cantidades de agua y de material orgánico.

Clasificación, producción y características:

Los lodos producidos durante el tratamiento de las aguas residuales se clasifican de acuerdo con su origen en:

>

> Lodos primarios

> Lodos secundarios > Lodos químicos

>734 t/d

Generación de lodos

Control de olor y reducción de patógenos - Estabilización Remoción de agua - Espesamiento - Acondicionado - Desaguado - Secado Tratamiento Tipo de lodo crudo Tratamient o del lodo Uso y disposición del lodo Aplicación al suelo Composteo, distribución y venta Incineración ·Relleno sanitario Disposición al océano Primario Primario Primario Primario Secundario Secundario Secundario Secundario Terciario TerciarioTerciario Terciario Lodo Lodo Lodo Lodo primario primarioprimario primario Lodo Lodo Lodo Lodo secundario secundario secundario secundario Lodo Lodo Lodo Lodo terciario terciarioterciario terciario Generaci Generaci Generaci

Generacióóón, tratamiento, uso y ón, tratamiento, uso y n, tratamiento, uso y n, tratamiento, uso y disposici

disposici disposici

disposicióóón de lodos residuales.ón de lodos residuales.n de lodos residuales.n de lodos residuales.

Generaci Generaci Generaci Generacióóónónnn dededede aguas aguas aguas

aguas residualesresidualesresidualesresiduales

Pretratamien to

en la

Métodos de procesamiento y disposición de lodos Adaptado de Davis y Cornwell (1985)

Lodos Espesamiento Acondicionamiento Desaguado

Acondicionamiento •Químico •Tratamiento con temperatura Desaguado Filtros prensa, lechos de secado Incorporación al suelo Relleno sanitario Reducci Reduccióónn Estabilización Digestión anaerobia y aerobia; composteo

Lodos producidos

Primario

₈₀

(tratamiento)

TIPO DE PLANTA

SOLIDOS SECOS

(g por persona diarios)

Secundario

115

Secundario

(c/

(c/

(c/

0 50 100 150

LODO SECO

Sedimentacióóóónnnn LodosLodosLodosLodos activados activados activados activados Tratamiento Tratamiento Tratamiento Tratamiento qu qu qu

quíííímicomicomicomico

T r a t a m i e n t o

Primario Secundario Terciario

Producci Producci Producci

Produccióóón de lodos durante el tratamiento ón de lodos durante el tratamiento n de lodos durante el tratamiento n de lodos durante el tratamiento de las aguas residuales

de las aguas residuales de las aguas residuales de las aguas residuales

Caracter Caracter Caracter

Caracteríííísticas fsticas fsticas fsticas fíííísicas:sicas:sicas:sicas:

• Gravedad especGravedad especGravedad especGravedad especííííficaficaficafica • Contenido de sContenido de sContenido de sContenido de sóóólidosólidoslidoslidos

* SSSSóóóólidos totaleslidos totaleslidos totaleslidos totales

* SSSSóóóólidos suspendidoslidos suspendidoslidos suspendidoslidos suspendidos * SSSóSóóólidos fijos y vollidos fijos y volálidos fijos y vollidos fijos y volááátilestilestilestiles * SSSSóóóólidos sedimentableslidos sedimentableslidos sedimentableslidos sedimentables • SedimentaciSedimentaciSedimentaciSedimentacióóóón de los lodosn de los lodosn de los lodosn de los lodos • TamaTamaTamaTamañññño de la parto de la parto de la partíííículao de la part culaculacula

• DistribuciDistribuciDistribuciDistribucióóóón del aguan del aguan del aguan del agua

Par Par Par

Paráááámetros inorgmetros inorgmetros inorgmetros inorgááánicosánicosnicosnicos

Contenido de metales pesados Contenido de metales pesadosContenido de metales pesados Contenido de metales pesados Contenido de nutrimentos

Contenido de nutrimentosContenido de nutrimentos Contenido de nutrimentos Par

Par Par

Paráááámetros orgmetros orgmetros orgmetros orgáááánicosnicosnicosnicos

Contenido de materia org Contenido de materia orgContenido de materia org

Contenido de materia orgáááánicanicanicanica Contenido de t

Contenido de tContenido de t

Contenido de tóóóóxicos orgxicos orgxicos orgáxicos orgááánicosnicosnicosnicos Otros contaminantes

Otros contaminantesOtros contaminantes Otros contaminantes Características químicas:

CARACTERIZACI

CARACTERIZACI

CARACTERIZACI

CARACTERIZACIÓ

Ó

Ó

ÓN BIOL

N BIOL

N BIOL

N BIOLÓ

Ó

ÓGICA

Ó

GICA

GICA

GICA

•

Taxonomía (tipo de microorganismos)

•

Microorganismos patógenos e indicadores

















•

•

•

•

Espesamiento

Estabilización

Acondicionamiento

Biológica

Química

Adición de químicos

Desaguado

Filtración

Desinfección

Alternativas de tratamiento

para los lodos residuales

Métodos para la estabilización

de los lodos residuales

Proceso

Método

Digestión

anaerobia

Sin calentamiento

(laguna o tanque)

Con calentamiento

(mesofílica) (25 a 35 ºC)

De una o dos etapas

Métodos para la estabilización

de los lodos residuales

Proceso

Método

Digestión

aeróbica

oxidativa

Sin calentamiento

Autotermica (45 a 70

ºC)

Con aire

Con oxígeno

Degradación de materia orgánica por

microorganismos bajo condiciones, aeróobicas, humedad y de temperatura

Composteo: Proceso de pila estática aereada

Lodo (I Volumen)

Aserrín (2 Volumenes)

Secado Tamizado Maduración

(30 dias) Venta

Pileta aereada (21 dias)

NOM-004-SEMARNAT-1997

“Protección

ambiental.-

Lodos

y

biosólidos.-Especificaciones y límites máximos permisibles de

contaminantes

para

su

provechamiento

y

Objetivo y Campo de aplicación

• Establece las especificaciones y los límites máximos permisibles

de contaminantes en los lodos y biosólidos provenientes del desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, de las plantas potabilizadoras y de las plantas de tratamiento de aguas residuales, con el fin de posibilitar su aprovechamiento o disposición final y proteger al medio ambiente y la salud humana.

• Es de observancia obligatoria para todas las personas físicas y

morales que generen lodos y biosólidos provenientes del desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, de las plantas potabilizadoras y de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

CONTAMINANTE (determinados en forma total) EXCELENTES mg/kg en base seca BUENOS mg/kg en base seca Arsénico 41 75 Cadmio 39 85 Cromo 1 200 3 000 Cobre 1 500 4 300 Plomo 300 840 Mercurio 17 57 Níquel 420 420 Zinc 2 800 7 500

Limites máximos permisibles para metales pesados en biosólidos

CLASE INDICADOR BACTERIOLOGICO DE CONTAMINACION PATOGENOS PARASITOS Coliformes fecales NMP/g en base seca Salmonella spp. NMP/g en base seca Huevos de helmintos/g en base seca

A Menor de 1 000 Menor de 3 Menor de 1(a)

B Menor de 1 000 Menor de 3 Menor de 10

C Menor de 2 000 000 Menor de 300 Menor de 35

(a) Huevos de helmintos viables NMP número más probable

Limites máximos permisibles para patógenos y parásitos en lodos y biosólidos

TIPO CLASE APROVECHAMIENTO

EXCELENTE _{A — Usos urbanos con contacto público directo durante su}

aplicación

— Los establecidos para clase B y C

EXCELENTE O

BUENO

B — Usos urbanos sin contacto público directo durante su aplicación

— Los establecidos para clase C

EXCELENTE O BUENO C — Usos forestales — Mejoramientos de suelos — Usos agrícolas Aprovechamiento de biosólidos

Se establece en función del tipo y clase, como se

especifica en la tabla y su contenido de humedad hasta el

85%.

Relleno sanitario

Aplicación al suelo

Composteo

Elaboración de

materiales de

construcción