UNIVERSIDAD VERACRUZANA

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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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