Diseño y Operación de Plantas de
Tratamiento de Aguas Residuales
FRANCISCO Quezada Neciosup
Sesión No 01
1. Introducción.
2. Normas legales de calidad de agua y efluentes
industriales.
3. Efectos de la contaminación de las aguas
residuales en los cursos de agua.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas
residuales.
1. Introducción
A comienzos del siglo
XXI,
una
de
las
preocupaciones
de
mayor
importancia
para el hombre es la
conservación de los
sistemas
ecológicos
del planeta Tierra.
1. Introducción
A mediados de 1992 se llevó a cabo en Río de Janeiro, Brasil, la Cumbre Ecológica Mundial, con la asistencia de líderes de todos los países en los campos del control y manejo de los recursos naturales, con la asistencia de jefes de estado y personalidades de los campos científicos, empresarial y comunicatorio.
1. Introducción
Esta cumbre reflejó la importancia adquirida por la
conservación de los recursos naturales, la cual se perfila
como uno de los temas de mayor trascendencia en la
conservación de la especie Humana.
1. Introducción
De este modo, y como conclusión de una gran campana
iniciada en los 60, las naciones del mundo se han dado
cuenta de la necesidad de conservar los ecosistemas, y en
general los recursos natrales, como pilar fundamental del
desarrollo y del avance de los países.
1. Introducción
Las anteriores medidas se han reforzado con las exigencias de la Banca multilateral de efectuar Evaluaciones de Efecto Ambiental, y practicas de control de la contaminación de las aguas, y del ambiente en
general, como pre
requisito para tener
acceso a los créditos para el desarrollo.
1. Introducción
Las entidades reguladoras del comercio internacional han
definido como práctica
dumping la tolerancia de los
gobiernos con las industrias contaminantes, asimilándola a un subsidio económico, y
cerrándoles, a estas industrias protegidas, el acceso al libre comercio mundial.
1. Introducción
En realidad, para poder competir en la arena mundial del comercio, es necesario que las industrias internalicen todos sus costos de producción, incluidos los del tratamiento de las aguas residuales
industriales, de los efluentes gaseosos y de los residuos sólidos, sin
permitir que estos efectos de la producción sean cargados al deterioro ambiental.
1. Introducción
Durante las últimas
décadas, el mundo ha
venido observando,
analizando y tratando de resolver los problemas
relacionados con la
disposición de los
despojos líquidos
provenientes de uso domestico, comercial e industrial de las aguas de abastecimiento.
Planta Carapongo (Salida) Caudal = 500 l/s DBO5 = 65 mg/l Bocatoma N°1 Caudal = 5 m3/seg. DBO5 = 3 mg/l Bocatoma N°2 Caudal = 7 m3/seg. DBO5 = 17.3 mg/l (valor crítico)
DBO5 = 9.7 mg/l (promedio Normal)
Fábrica JEANS Caudal = 4 l/s DBO5 = 700 mg/l Río Huaycoloro Caudal = 300 l/s DBO5 = 319 mg/l (valor en el momento de vertimiento de fábrica de leche)
Río Rímac antes de Carapongo Caudal = 12 m3/seg. DBO5 = 1.35 mg/l Esquema de Vertimientos Hora promedio de muestreo = 12 a.m. Mirador N°6 Caudal = 25 l/s DBO5 = 42 mg/l Salida de Río Huaycoloro Caudal = 329 l/s
DBO5 = 319 mg/l (valor crítico)
DBO5 = 133 mg/l (promedio normal)
Valor resultante calculado después de Carapongo DBO5 = 3.9 mg/l
Río Rímac
La dilución y la fuerza de autodepuración de esos volúmenes acuícolas no han podido neutralizar, por ejemplo, la demanda química y bioquímica de oxigeno, que tales circunstancias exigen.
Por eso masas de recepción han venido perdiendo sus condiciones naturales de apariencia física y su capacidad para sustentar una vida acuática adecuada, que responda al equilibrio ecológico que de ellas se espera para preservar nuestra masas hídricas.
Como consecuencia, en numerosas ocasiones, pierden aquellas condiciones mínimas que les son exigidas para su racional y adecuado aprovechamiento como fuente de abastecimiento de agua de agua potable, uso agrícola o de recreación
Esas agua residuales, antes de ser vertidas en las masas receptoras, deben recibir un tratamiento adecuado, capaz de modificar sus condiciones
físicas, químicas y
microbiológicas, al límite de evitar que su disposición
provoque los problemas
enunciados de polución y de contaminación de las fuentes de agua.
2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales
2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales
Aprobado por D.S N° 014 - 2011 - MINAM.
Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338
Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338
Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338
Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338
Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338
Hasta Cuanto Puedo Verter?
Co ???????
Caudal de PTAR Qe = 50 l/s. Concentration DBO PTAR Ce = 100 mg/l Caudal de Río Qr = 300 l/s Concentration DBO Río Cr = 5 mg/l
Caudal de PTARI Qe = 50 l/s. Concentration DBO PTARI Ce = 100 mg/l Caudal de Río Qr = 300 l/s Concentration DBO Río Cr = 5 mg/l
Hasta Cuanto Puedo Verter?
Co = 5x300 + 100x50 = 18.60 mg/l > 15 mg/l
(300 + 50)
√
Hasta Cuanto Puedo Verter?
2. Normas legales de calidad de agua y efluentes industriales
Caudal de PTARI Qe = 50 l/s. Concentration DBO PTARI Ce = 50 mg/l Caudal de Río Qr = 300 l/s Concentration DBO Río Cr = 5 mg/l
Co = 5x300 + 50x50 = 11.43 mg/l > 15 mg/l
El crecimiento progresivo de los núcleos, el aumento de la densidad, sus actividades artesanales y ganaderas, el cultivo intensivo de la tierra para satisfacer las exigencias de una población que evoluciona, y el desarrollo industrial son las causas principales de la aportación de residuos que contaminan las aguas subterráneas, los ríos, lagos y mares, destruyendo o modificando la fauna y flora, rompiendo el equilibrio del ecosistema , así como la armonía entre el hombre y su medio
Todas las aguas residuales afectan de algún modo la vida normal de una corriente de agua.
Cuando este efecto es suficiente para hacer que la corriente no sea aceptable para su mejor utilización se dice que está contaminada.
Las corrientes de agua pueden asimilar cierta cantidad de residuos antes de llegar a estar contaminados. Los ríos más caudalosos y rápidos son los más capaces de tolerar una cantidad mayor de aguas residuales.
Calificar a una corriente como contaminada significa que esta tiene una cantidad excesiva
de uno o varios
contaminantes.
Pueden causar contaminación los siguientes materiales:
• Sales inorgánicas. • Ácidos o álcalis. • Materia orgánica.
• Sólidos en suspensión.
• Líquidos y sólidos flotantes. • Color.
• Agua a temperatura elevada. • Productos químicos tóxicos. • Microorganismos.
• Compuestos que producen espumas.
• Sales inorgánicas.
Están presentes en mayor parte en aguas residuales industriales y también en la naturaleza.
Estos elementos
principalmente son: Nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, fierro y azufre.
• Sales inorgánicas.
Las sales como el nitrógeno y el fósforo aumentan en las aguas
superficiales el
crecimiento de los seres microscópicos y algas, haciendo que las condiciones de las fuentes de agua sufran eutrofización
• Sales inorgánicas.
Las sales endurecen el agua y producen incrustaciones en las tuberías.
Las agua duras dificultan el teñido en la industria textil, la elaboración de la cerveza, etc. El sulfato magnésico tiene efectos purgantes en las persona.
• Sales inorgánicas. Muchos de los organismos que viven en aguas dulces no pueden vivir en el agua de mar, o en aguas salobres, porque no poseen mecanismos especiales de defensa contra el alto valor osmótico del ambiente.
• Sales inorgánicas.
Una ausencia total de sales, produce un agua corrosiva y/o sin gusto.
Es por lo tanto conveniente que algunas sales inorgánicas estén presentes en el agua; la cantidad, mas que la presencia es el factor importante.
• Ácidos o álcalis
El vertimiento de ácidos y álcalis a los cursos de agua varían el ph del mismo, dificultando la vida acuática.
La toxicidad del acido sulfúrico para la vida acuática es función de la disminución del ph.
Generalmente el ph de las aguas no deben ser menor de 5.0 y mayor de 9.0 si se pretende que los peces sobreviva.
• Ácidos o álcalis
El efecto del ph es
generalmente indirecto,
provocado por la
influencia que puede
ejercer por la toxicidad de ciertos compuestos como, por ejemplo, el amoniaco, los metales pesados, el hidrogeno sulfurado, etc.
• Materia orgánica
La contaminación de un cauce, lago o mar con alta concentración de materia orgánica procede de los procesos de descomposición de esta materia orgánica. Estos son básicamente reacciones químicas que requieren el oxígeno disuelto en el agua para su desarrollo.
• Materia orgánica
Como este oxigeno,
procedente de la atmósfera por intercambio de gases, es el que en condiciones normales es requerido por la flora y fauna del medio para subsistir, ocasiona que el equilibrio del medio se altere, afectando de modo significativo a la vida acuática.
• Materia orgánica
La citada descomposición obedece a reacciones de asimilación de la materia orgánica por parte de microorganismos en presencia de oxígeno y nutrientes, de acuerdo a la siguiente reacción
Materia orgánica + microorganismos + nutrientes + O2 = Productos finales +
nuevos microorganismos + energía calorífica
• Materia orgánica
La materia orgánica consume el oxigeno de los ríos y crea olores desagradables, en general, condiciones sépticas. Los peces y la mayor parte de la vida acuática se asfixian por falta de oxigeno y la concentración de este
combinada con otras
condiciones determina en los ríos la vida o muertes de los peces.
• Los sólidos en suspensión
Estos contaminantes precipitan en el fondo o en las orillas de los cuerpos de agua, también disminuyen el oxígeno. Los sólidos que precipitan en el fondo cubren zonas de
desove y reducir la
propagación de especies.
Generan condiciones sépticas cuando la corriente es mínima.
• Los sólidos y líquidos flotantes
Comprenden grasas y materiales que flotan en la superficie.
• Los sólidos y líquidos flotantes
Los efectos de estos
contaminantes son los
siguientes:
• Interfieren en los procesos de depuración de aguas residuales
• Los sólidos y líquidos flotantes
• Interfieren en los procesos de depuración de aguas residuales
• Los sólidos y líquidos flotantes
• Son tóxicos a ciertas especies acuáticas.
• Impiden el paso de la luz
a través del agua
retardando el crecimiento de las plantas.
• Agua a elevada temperatura
Incrementa la acción bacteriana disminuyendo el oxigeno del agua.
Disminuye la solubilidad del oxigeno en el agua. Estos efectos afectan la vida acuática del curso de agua.
• Color
Producidos por las fábricas de papel y textiles, curtidos mataderos y otras industrias.
El color interfiere en la transmisión de la luz solar disminuyendo la acción fotosintética.
Los efectos estéticos generan un rechazo para poder ser utilizados en recreación.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales no son diseñadas para la eliminación de color, por lo que el efluente da un aspecto de bajo rendimiento y eficiencia de estas plantas.
• Productos químicos tóxicos
Tanto los productos orgánicos como los inorgánicos incluso en unas concentraciones extremadamente bajas, pueden ser peligrosos para los peces de agua dulce y para los diferentes microorganismos acuáticos.
Muchos de estos compuestos no se eliminan en plantas de tratamiento, y tienen un efecto acumulativo en el sistema biológico.
Experimentos en laboratorio realizados con gusanos platelminto han demostrado que los metales más tóxicos son, en orden decreciente: Plata, mercurio, cobre, oro, cadmio, zinc, níquel, cromo, cobalto, aluminio, potasio, plomo, manganeso, magnesio, calcio, sodio, estroncio.
La toxicidad del metal esta relacionado con la capacidad de formar compuestos complejos en el protoplasma. La coagulación de las proteínas intracelulares, en presencia de metales pesados, es un hecho observado.
• Productos químicos tóxicos
Gusano: Planaria polycelis nigra. Tolera hasta 0.1 mg/l de plomo. Muere en 0.20 mg/l de plomo
Los químicos tóxicos en el agua pueden estar sujetos a efectos de
antagonismo y sinergismo con varias sustancias existentes en el agua: en el caso de antagonismo, se trata de sustancias que disminuyen el efecto tóxico del metal; en el caso opuesto, sinergismo, hay un aumento del efecto.
Otros factores ambientales, como la temperatura, el oxigeno disuelto, el ph, etc., pueden variar la toxicidad.
• Productos químicos tóxicos
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
Las aguas residuales, empezaron a existir desde que el hombre se le ocurrió que el
agua sería un
excelente medio para limpiar y llevar lejos los detritos humanos y otros desperdicios generados en su actividad cotidiana.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
Desde el principio de la Historia las primeras civilizaciones que se asentaban mejoraron la calidad de vida de sus habitantes gracias a la construcción de sistemas de alcantarillado.
El más antiguo del que se tienen referencias es el que se construyó en Nippur (India), alrededor del 3750 AC.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
Fue durante el imperio romano que los albañales se hicieron comunes. La famosa
Cloaca Máxima fue
empezada a construir por Tarquino el Antiguo (588 A.C.).
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
La Cloaca Máxima
desembocaba en la parte baja del Tíber, en el puente Emilio, y hoy se puede ver la bóveda de canon de 5 m. de ancho, por le cual puede circular una barca.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
De manera pionera, en el año 1871, el químico londinense William Dibdin utilizó un filtro de arena para tratar las aguas residuales domésticas.
Ante los resultados negativos, Dibdin cambió la arena por piedra como medio filtrante para favorecer la oxigenación, con resultados satisfactorios que presentó en 1896. Este reactor en la actualidad se llama filtro biológico o filtro percolador.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
PTAR San Antonio de Carapongo Tecnología Lodos Activados: Aireación extendida
Q = 20 0 l/s DBOe = 350 mg/l DBOs = 5 mg/l Descarga río Rímac
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
PTAR La Chilpina Arequipa Filtro biológico
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Historia del tratamiento de las aguas residuales
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Procesos
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Tecnologías de depuración de aguas residuales
La depuración consistirá en la eliminación de la contaminación e impurezas incorporados en las aguas.
Los procesos utilizables para la depuración de las aguas dependen del tipo de afluente, pudiéndose clasificar en:
• Procesos físicos • Procesos químicas • Procesos biológicos
4. Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.
Tecnologías de depuración de aguas residuales
4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.Procesos Químicos
4.
Principales procesos de tratamiento de aguas residuales.Procesos Químicos