Universidad Tecnológica de Querétaro

Universidad
Tecnológica de
Querétaro
Firmado digitalmente por Universidad
Tecnológica de Querétaro
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ou, [email protected], c=MX
Fecha: 2013.06.24 13:57:14 -05'00'
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO
Nombre del proyecto:
“INVESTIGACIÓN Y RECOMENDACIONES DE POSIBLES SOLUCIONES
PARA EL CONTROL DE OLORES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES”
Empresa:
COMISIÓN ESTATAL DE AGUAS (CEA) DE QUERÉTARO.
Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de:
INGENIERO AMBIENTAL
Presenta:
Alix Vanesa Martell Piña
Asesor de la UTEQ
Asesor de la Empresa
M.en I. JOSÉ RAMÓN PÉREZ CONTRERAS
M. en C. JUAN CIRO RIVERA SOLÍS
Santiago de Querétaro, Qro. Abril de 2013
Resumen
En este trabajo de investigación se recopiló información sobre los tipos
de tratamiento que se le da al agua residual producto de los hogares,
empresas, etc. También se mencionaron las etapas por las que el agua tiene
que
pasar
para
ser
tratada
correctamente.
Se
indicaron
algunas
recomendaciones que pueden servir para controlar el mal olor generado por las
Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR), asimismo las ventajas y
desventajas de las que consta cada método. Finalmente se plantean las
posibles causas de la generación de malos olores en la PTAR Sur que está a
cargo de la Comisión Estatal del Agua (CEA) Querétaro y algunas
recomendaciones para mejorar la apariencia de la misma y reducir el mal olor.
Palabras clave: agua residual, plantas de tratamiento, contaminación.
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Abstract
In this research work was collected information on the types of
treatment given to the residual water product households, companies, etc.
Also mentioned the stages by which water has to be treated properly.
Indicated some recommendations that may serve to control the odor
generated by the plant of treatment of Residual water (WWTP), also the
advantages and disadvantages of which consists each method. Finally, there
are possible causes for the generation of bad smells in the South WWTP
which is in charge of the water (CEA) Queretaro State Commission and
some recommendations to improve the appearance of the same and reduce
odor.
Key words: wastewater, treatment, pollution plant.
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Dedicatoria
Dedico el presente trabajo a mi padre José Alejandro Martell Sánchez
porque él fue el que movió mi interés por aprender; a mi madre Luz María Piña
Olvera por que fue ella que me enseño con su ejemplo, que todos los días se
trabaja para alcanzar las metas que uno se propone. Les agradezco
infinitamente a ambos por haberme dado la mejor herencia que pude recibir
“mis estudios”.
Principalmente se lo quiero dedicar a mi hija Lixvan Carol Martell Piña y a
mis hermanas Luz Marlenne Martell Piña y Fatima Alexa Martell Piña,
esperando ser un gran ejemplo en ellas para que sigan sus estudios y tengan
una buena carrera.
Igualmente va dedicado a todos los que pensaron que no iba a llegar
hasta este punto de mi vida y a los profesores que me apoyaron
incondicionalmente, aunque en ocasiones los sacaba de quicio.
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Agradecimientos
Agradezco profundamente a mis padres, por su sacrificio que hicieron a lo
largo de mis estudios.
Agradezco a mi familia, porque estuvieron a mi lado soportando todos mis
cambios de ánimo y nunca me dejaron rendir.
Agradezco a todos mis profesores que tuve durante mi estancia en la
universidad, principalmente por su apoyo y paciencia durante todo el largo
camino que significaron mis estudios.
Agradezco a mis inseparables amigos que estuvieron a mi lado apoyándome
incondicionalmente y que me toleraron en mis estados de bipolaridad que
tuve en todo el curso escolar y que me enseñaron a que no siempre debe de
ser todo como yo quiero.
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Índice
Resumen ............................................................................................................................ 2
Abstract ............................................................................................................................... 3
Dedicatoria ......................................................................................................................... 4
Agradecimientos................................................................................................................ 5
Índice ................................................................................................................................... 6
I.
Introducción .............................................................................................................. 7
II.
Antecedentes ........................................................................................................... 9
III.
Justificación ............................................................................................................ 11
IV.
Objetivos ................................................................................................................. 12
V.
Alcance ..................................................................................................................... 13
VI.
Fundamentación teórica ....................................................................................... 14
VII.
Plan de actividades ........................................................................................... 34
VIII.
Recursos materiales y humanos ..................................................................... 35
IX.
Desarrollo del proyecto......................................................................................... 36
X.
Resultados obtenidos ........................................................................................... 42
XI.
Análisis de riesgo .................................................................................................. 43
XII.
Conclusiones ...................................................................................................... 44
XIII.
Recomendaciones............................................................................................. 45
XIV.
Referencias bibliográficas ................................................................................ 46
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I.
Introducción
Las Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) actualmente son
muy socorridas por las ciudades en crecimiento, empresas y hasta casas
habitación, porque son una herramienta muy útil en la depuración del agua y su
reaprovechamiento en los procesos industriales y de limpieza. Esta agua
resultante de todos los procesos no puede ser utilizada para consumo humano,
pero si para lagos artificiales y el riego de vegetación y campos de cultivo;
aunque en ocasiones no sea muy aceptable por su procedencia y por el mal
olor que se genera en las PTAR.
Existen varios métodos para el tratamiento adecuado de las aguas
residuales que se generan principalmente en casas-habitación y empresas.
Algunos de ellos son físicos, químicos y biológicos, pero se pueden utilizar otros
métodos como la utilización del Ozono (O3) y el Cloro-gas (Cl).
En las PTAR se generan malos olores por causa de la materia orgánica,
sólidos y otros componentes que contienen las aguas de desecho y es muy
molesto para las personas que habitan a los alrededores de la planta; por
consiguiente, se deben buscar posibles soluciones para minimizar el problema.
En el reporte se hace una pequeña descripción del proceso que se lleva
a cabo en la planta sur y algunas recomendaciones que se pueden tomar en
cuenta para mejorar el funcionamiento de la PTAR, al igual que darle una mejor
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presentación y buen ambiente de trabajo, así como evitar la inconformidad de
los ciudadanos aledaños al lugar.
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II.
Antecedentes
La Comisión Estatal de Aguas (CEA) creada el 13 de marzo de 1980 es un
organismo público descentralizado de servicios de Gobierno del Estado. A partir
del 5 de noviembre del mismo año se encarga de la extracción, suministro y
manejo de cuerpos de agua en el estado, así como el saneamiento y manejo
del agua residual.
La planta de tratamiento de agua residual sur fue construida por el
gobierno de la República Mexicana a través de la Comisión Nacional de Agua
(CONAGUA), en beneficio de Querétaro y para el saneamiento de la cuenca
Lerma-Chapala; fue puesta en operación por el Presidente de la República
Mexicana Carlos Salinas de Gortari en enero de 1994.
Sus características son:
Tratamiento biológico de aguas residuales municipales.
Canal desarenador
Sedimentadores de lodos primarios (2)
Filtros percoladores (4)
Sedimentadores secundarios (2)
Espesador de lodos (2)
Prensado de lodos (1)
Capacidad de 500 L/s
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Figura 1. Vista aérea de la planta de tratamiento Sur.
Actualmente cuenta también con una laguna anóxica que se implementó
para el mejoramiento en el tratamiento y su mejor operatividad.
Las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales (PTARM)
son muy útiles para el saneamiento de aguas residuales procedentes de las
empresas, casa-habitación, hoteles, entre otros servicios y las ciudades en
crecimiento las utilizan con mayor frecuencia.
Estas PTARM al terminar su proceso producen aguas que se pueden
utilizar en lagos artificiales de parques, campos de golf, riego de hortalizas y
vegetación urbana, también producen lodos que se pueden reaprovechar como
abono. Pero también pueden ocasionar problemas como el mal olor, si no es
correctamente operada ni sus aguas controladas o manejadas adecuadamente,
por lo que pueden ocasionar problemas de salud para los habitantes de los
alrededores y animales que consuman esas aguas.
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III.
Justificación
En Querétaro se encuentra la Planta de Tratamiento de Agua Residual
Municipal (PTARM) Sur, la cual genera un desagradable olor para los
ciudadanos que habitan en los al rededores de la misma, con más frecuencia
en los meses en los que hace más calor y en los que se presentan las lluvias,
por esto es necesario documentar ampliamente el fenómeno, para contribuir
con propuestas que den la posibilidad de eliminar el mal olor, con el fin de no
perjudicar las condiciones de vida de los pobladores del lugar.
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11
IV.
Objetivos
Objetivo General:
Elaborar un reporte técnico con base en la investigación sobre el
tratamiento de agua residual y las causas de generación de olores en plantas
de tratamiento de agua residual, para identificar los puntos en los que se genera
el mal olor y plantear soluciones a este problema.
Objetivos específicos:
Elaborar el marco teórico sobre las causas de la generación de malos
olores en plantas de tratamiento de agua residual municipal (PTARM).
Identificar los puntos de generación del mal olor en la PTAR sur.
Plantear recomendaciones de mejora para la Planta de Tratamiento de
Agua Residual (PTAR) Sur y con ello evitar el mal olor en el proceso.
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V.
Alcance
En un periodo de cuatro meses (enero-mayo, 2013) se realizarán
investigaciones relacionadas con los tipos de tratamiento que se proporcionan
al agua residual, así como el análisis de las causas de la generación de olores y
el planteamiento de posibles recomendaciones para minimizar el mal olor en la
PTAR sur.
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VI.
Fundamentación teórica
Agua
Es una molécula formada por 2 átomos de Hidrógeno (H+1) y uno de
Oxígeno (O2), por lo que su fórmula química es H2O. Esta unión es tan fuerte
que por mucho tiempo se creyó que el agua era un elemento y no un
compuesto. Se le puede encontrar en estado sólido y gaseoso en el medio
natural. Ocupa el 71% de la corteza terrestre, en los océanos se encuentra el
96.5% de la misma; la zona congelada posee el 1.72% y el resto que es el
0.04% se encuentra en los ríos, lagos, seres vivos entre otros.
Es vital para todos los tipos de vida, el acceso a este elemento es cada
vez más fácil para las personas, pero por este motivo es más probable que se
agote más rápido. (http://www.angelfire.com/mb/elagua/definicion.html)
Figura 2: El agua.
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Tipos de agua
Agua salada: concentración de sales es relativamente alta (más de 10
000 mg/L).
Agua salobre: contiene sal en una proporción significativamente menor
que el agua marina. La concentración del total de sales disueltas está
generalmente comprendida entre 1 000 – 10 000 mg/l. Este tipo de agua
está contenida entre las categorías de agua salada y agua dulce.
Agua dura: Existe el tipo de agua llamada agua dura, la cual contiene
minerales en mayores cantidades, como son carbonato de calcio
(CaCO3), carbonato de magnesio (MgCO3), con una concentración
superior a 270 mg/L (para los dos tipos de carbonatos), hierro y sulfatos
principalmente, que lleva en si un tanto del óxido rojizo producido por la
oxidación, sin embargo no tendrá la nitidez del agua purificada; por
consiguiente, el agua dura, dependiendo de los niveles de minerales,
tiene
sabor
y
puede
ser
ligeramente
turbia.
La presencia de sales cálcicas y magnésicas (dureza temporal) suele
producir depósitos de sarro en las teteras y otras superficies en contacto
con el agua dura. (http://www.japac.gob.mx/index.php?option=com_content&id=90&Itemid=56)
Agua dulce: baja concentración de sales, generalmente considerada
adecuada, previo tratamiento, para producir agua potable.
Agua blanda: sin dureza significativa.
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Aguas negras: resultante de una comunidad después de haber sido
contaminada por diversos usos. Puede ser una combinación de residuos,
líquidos o en suspensión, de tipo doméstico, municipal e industrial, junto
con las aguas subterráneas, superficiales y de lluvia que puedan estar
presentes.
Aguas grises: domesticas residuales compuestas por agua procedente
de la cocina, baño, fregadero y lavadero.
Aguas residuales municipales: residuos líquidos, originados por una
comunidad, formados posiblemente de industrias y hogares.
Agua residual
Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del
sistema de abastecimiento de agua de una población, después de haber sido
modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y
comunitarias.
Según su origen, las aguas residuales resultan de la combinación de
líquidos y residuos sólidos transportados por el agua que proviene de
residencias, oficinas, edificios comerciales e instituciones, junto con los residuos
de las industrias y de actividades agrícolas, así como de las aguas
subterráneas, superficiales o de precipitación que también pueden agregarse
eventualmente al agua residual. (Villela, 2005)
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Su calidad se puede analizar con diversas mediciones físicas, químicas y
biológicas. Las más comunes incluyen la determinación del contenido de
sólidos, Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Demanda Química Oxígeno
(DQO) y el pH. (Villela, 2005)
Principales contaminantes del agua
Materia orgánica soluble: mezcla de materiales húmicos, polisacáridos,
polifenoles, proteínas, lípidos y moléculas heterogéneas.
Sólidos suspendidos: sólidos y materia orgánica en suspensión y/o
coloidal.
Organismos patógenos: Organismos y/o bacterias capaces de causar una
enfermedad (tifus, cólera, disentería) en un receptor (por ejemplo una
persona).
Compuestos no biodegradables: aquellos que no se descomponen
fácilmente sino que tardan mucho tiempo en hacerlo.
Sólidos disueltos: Substancias orgánicas e inorgánicas solubles en agua y
que no son retenidas en el material filtrante. (Ollervides, 2013)
Contaminación por materia orgánica y microorganismos
Los compuestos orgánicos son compuestos formados generalmente por
enlaces largos de carbono, muchos son tejidos básicos de los organismos
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vivos. Las moléculas formadas por carbono e hidrógeno y tienen de poca a
ninguna carga eléctrica.
El comportamiento de los compuestos orgánicos depende de su
estructura molecular, tamaño y forma y de la presencia de grupos funcionales
que son determinantes importantes de la toxicidad. Algunos ejemplos son:
Desechos sanitarios: principalmente orina y estiércol.
Hidrocarburos: enlaces carbono-hidrógeno. Pueden dividirse en dos
grupos: el primero, alcanos de enlace simple, alquenos de enlace doble y
alquinos de triple enlace (gases o líquidos); el segundo por los
hidrocarburos aromáticos, que contienen estructuras de anillo (líquidos o
sólidos).
Detergentes:
pueden
ser
tanto
polares
como
apolares.
(http://www.lenntech.es/faq-contaminantes-del-agua.htm)
Tratamiento de aguas residuales.
Pretratamiento
Primer proceso realizado de acondicionamiento de las aguas, busca
acondicionar el agua residual para facilitar posteriormente los tratamientos
propiamente dichos, y preservar así la instalación de erosiones y
taponamientos. Incluye equipos tales como rejas y tamices (separación de
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partículas de gran tamaño), desarenadores (eliminar arena presente en
aguas residuales) y desengrasadores (eliminar grasas y aceites).
Tratamiento primario
El tratamiento primario de aguas residuales se utiliza para eliminar los
sólidos de las aguas contaminadas; principalmente la reducción de los sólidos
en suspensión del agua residual que son:
Sólidos sedimentables: materiales que se detectan en el fondo de un
recipiente debido a la sedimentación de estos.
Sólidos flotantes: materiales que se detectan en la superficie del
contenedor en donde se encuentre el agua.
Sólidos
coloidales:
sistema
formado
por
dos
o
más
fases,
principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en
forma de partículas; por lo general sólidas.
Elimina alrededor del 60% de los sólidos en suspensión y el 35% de los
materiales orgánicos o DBO. (Domingo Jiménez Beltrán, 1993)
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Los procesos que se realizan en el tratamiento primario son:
Filtración: proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en
un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el
pasaje del líquido.
Sedimentación: fenómeno por medio del cual, las partículas sólidas
suspendidas contenidas en la muestra líquida se asientan debido a la
fuerza de la gravedad.
Flotación: mantenimiento de un cuerpo sobre la superficie de un líquido
Tratamiento secundario
Se utilizan microorganismos (método aerobio) para llevar a cabo la
eliminación del 90% de materia orgánica biodegradable, tanto coloidal como
disuelta, así como eliminación de nutrientes que contengan nitrógeno (N 2) y
fósforo (P). El método anaerobio se basa en la eliminación de contaminantes
orgánicos, resultando la síntesis de biomasa bacteriana y la producción de CO2,
H2O y biogás.
Después de la sedimentación el agua pasa a un tanque de aireación en
donde se degrada la materia orgánica y pasa a un segundo reactor de
sedimentación, de ahí al depósito de desinfección por cloro y se descarga para
su reutilización.
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El tratamiento más común es el de “Lodos activados” y el de los “lechos
percoladores”.
Para el método de lechos percoladores las aguas son rociadas sobre un
lecho de piedras de aproximadamente 1.8 m de profundidad. A medida de que
el agua se filtra entre las piedras entra en contacto con las bacterias que
descomponen a los contaminantes orgánicos. A su vez las bacterias son
consumidas por otros organismos presentes en el lecho. (R., 1992)
Procesos realizados en el tratamiento secundario
Aireación u oxidación total: necesaria para proporcionar oxígeno al
efluente que se quiere tratar. La oxidación total es un sistema de
depuración diseñado para reducir los contaminantes orgánicos
biodegradables de las aguas residuales, tanto domesticas como
industriales.
Filtración por goteo: en este proceso, una corriente de aguas
residuales se distribuye intermitentemente sobre un lecho o columna de
algún medio poroso revestido con una película gelatinosa de
microorganismos que actúan como agentes destructores. La materia
orgánica de la corriente de agua residual es absorbida por la película
microbiana y transformada en dióxido de carbono y agua.
Tratamiento
anaerobio:
proceso
de
transformación
y no
de
destrucción de la materia orgánica, como no hay presencia de un
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oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de
la materia orgánica permanece intacta en el metano producido.
Tratamiento terciario
El tratamiento terciario tiene como finalidad eliminar la carga orgánica
residual y sustancias contaminantes no eliminadas por el tratamiento
secundario.
Clasificación de los métodos de tratamiento de aguas residuales
Operaciones físicas unitarias
Cribado y desmenuzado: primera operación de filtrado que se
encuentra en una planta de tratamiento de aguas residuales. El
desmenuzado es la operación que tiene por objetivo triturar los sólidos
gruesos arrastrados por el agua.
Desarenador: estructura diseñada para retener la arena que traen
las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen,
al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de
tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.
transferencia de gases: Fenómeno físico acompañado de cambios
químicos, bioquímicos y biológicos mediante el cual, moléculas de un
gas son intercambiadas entre un líquido y un gas a una interface gas –
líquido dando como resultado el incremento de la concentración de gas o
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gases en la fase líquida en tanto ésta fase no esté saturada con el gas a
determinadas condiciones dadas, tales como: presión, temperatura
(absorción del gas) y un decremento cuando la fase líquida está
sobresaturada (desorción o escape de gas).
Sedimentación.
Filtración. (Ollervides, 2013)
Procesos químicos unitarios
Precipitación: tiene por finalidad eliminar iones que tengan la propiedad
de reaccionar con otros para formar un compuesto poco soluble
Reacciones de óxido – reducción: reacción química en la que uno o
más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio
en sus estados de oxidación.
Desinfección: proceso que mata o inactiva agentes patógenos tales
como bacterias, virus y protozoos
impidiendo
el
crecimiento
de microorganismos patógenos en fase vegetativa que se encuentren en
objetos inertes (Ollervides, 2013)
Procesos biológicos unitarios
Filtros rociadores o percolador: cama de grava o un medio plástico
sobre el cual se rocían las aguas residuales pretratadas. En este sistema
de filtro percolador, los microorganismos se apegan al medio del lecho y
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forman una capa biológica sobre éste. A medida que las aguas
residuales se percolan por el medio, los microorganismos digieren y
eliminan los contaminantes del agua.
Digestión
anaerobia:
proceso
en
el
cual microorganismos
descomponen material biodegradable en ausencia de oxígeno. Este
proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y
el metano son
los
más
abundantes
(dependiendo
del
material
degradado). (Ollervides, 2013)
Generación de malos olores en plantas de tratamiento
Las plantas de tratamiento fisicoquímicas o biológicas mal diseñadas y/o
mal operadas son susceptibles de generar malos olores. Sin embargo, debido al
metabolismo de ciertas bacterias anaerobias, el medio anaerobio es el más
propenso a presentar malos olores, sobre todo cuando en el agua residual
existen altas concentraciones de sulfatos y sulfuros.
Los olores característicos de las aguas residuales son causados por los
gases formados en la fase anaerobia.
Principales tipos de olores:
Olor a moho: típico de agua residual fresca
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Olor a huevo podrido: típico del agua residual vieja o séptica, debido a
la formación de sulfuro de hidrógeno que proviene de la descomposición
de la materia orgánica contenida en los residuos.
Olores variados: productos descompuestos, pescado, materia fecal,
productos rancios, productos sulfurosos, nitrogenados, ácidos orgánicos.
(Marquez, 2003)
Causas generales de la generación de olores en plantas de tratamiento
Mal diseño de la planta de tratamiento: tamaño de planta no adecuado
al caudal y carga orgánica manejada, turbulencia de las aguas en las
estructuras de entrada, áreas descubiertas.
Deficiencias en la operación de la planta de tratamiento:
acumulación de materia orgánica fresca en el tratamiento previo,
almacenamiento de lodos en forma inadecuada, acidificación de
reactores en el caso de sistemas anaerobios.
Efluente de una planta de tratamiento anaerobia: condiciones de pH,
turbulencia
generada
en
el
momento
de
ser
descargado,
desprendimiento de H2S disuelto en el agua tratada.
Algunas causas de la generación de malos olores pueden ser evitadas
en el diseño y la naturaleza del tratamiento del agua residual; pero son
difícilmente controlables si no se considera un sistema de control de malos
olores. El control de malos olores en una planta de tratamiento de aguas
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25
residuales hace viable su instalación prácticamente en cualquier lugar, pues es
uno de los problemas más importantes asociados con el rechazo de la
población a estos sistemas de saneamiento. (Marquez, 2003)
En la Figura 3.2 se muestra un esquema de una planta de tratamiento de
agua, donde se señalan las posibles fuentes de mal olor y su tratamiento.
Figura 5: esquema de planta de tratamiento.
En el caso de plantas de tratamiento anaerobias que tratan aguas
residuales con compuestos de azufre oxidados: el tiosulfato, sulfito o sulfatos
tienden a reducirse a sulfuro. Estos tipos de aguas residuales son producidos
por la industria petroquímica, la del procesamiento fotográfico, la del papel y la
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de los ingenios azucareros. Hay una gran necesidad de desarrollar tecnologías
para remover el H2S del agua debido a su alta toxicidad, propiedades
corrosivas, mal olor y demanda de oxígeno (Janssen et al., 1995).
Clasificación de los malos olores:
Gases inorgánicos que incluyen al sulfuro de hidrógeno o ácido
sulfhídrico (H2S) y al amoníaco (NH3).
Ácidos como el acético, láctico y butírico
Los altamente tóxicos como el índole, skatole, fenoles y mercaptanos
Las aminas como la cadaverina y la putrescina.
El H2S es el constituyente más característico de los gases producidos en
los sistemas anaerobios y uno de los principales compuestos responsables de
la generación de malos olores en plantas de tratamiento.
Es por ello que gran cantidad de trabajos de investigación para el control
de olores en el mundo se refieren al tratamiento de H2S.
Otros compuestos presentes son el sulfuro de carbonilo (COS), disulfuro
de carbono (CS2), mercaptanos de bajo peso molecular (R-SH), tiofenos
(CH4S), sulfuro de dimetilo ((CH3)2S), disulfuro de dimetilo ((CH3)2S2) y
disulfuro de trimetilo ((CH3)2S3).
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Sistemas de tratamiento de malos olores
Los sistemas de tratamiento para la eliminación de H2S, en general,
pueden ser clasificados como tratamientos fisicoquímicos o biológicos.
Los sistemas que se puede emplear para el control del olor son los
tratamientos con Ozono (O3) (Márquez, 2003) y el tratamiento con Cloro (Cl-1)
los cuales hablaremos a continuación.
Tratamiento con Ozono (O3)
El Ozono (O3), es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres
átomos de oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el
oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno
(O2), formando moléculas de Ozono (O3).
Los tratamientos con ozono permiten un mayor poder de desinfección,
así como la eliminación de olores. Tiene uso industrial como precursor en la
síntesis de algunos compuestos orgánicos, y sobre todo, como desinfectante.
Su principal propiedad es que es un fortísimo oxidante. El Ozono se puede
producir artificialmente mediante un generador de ozono.
Algunos usos del Ozono:
Eliminación de Olores y desinfección en ambientes interiores
Tratamientos de agua potable (residual e industrial)
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Eliminación de gérmenes (Bacterias, Virus, Hongos.)
Entre otros.
El Ozono incrementa la oxigenación del agua; es un agente potabilizador
(3000 veces más efectivo que el Cloro y 600 veces más rápido). Propicia un
agua más clara y elimina la turbidez. Elimina agentes patógenos suspendidos
en el agua; es un excelente desodorante natural que elimina olores y sabores
no deseados.
Elimina el manejo de productos químicos en la desinfección de aguas y
es idóneo para el lavado de productos alimenticios, haciéndolos mucho más
sanos. Excelente en el tratamiento de aguas para riego, incrementando la
absorción de nitratos por parte de la panta.
El Ozono es un agente liberalizador, un agente desinfectante capaz de
otorgar cualidades mayores que las obtenidas por el cloro, bajo unas
condiciones
suministros
de
seguridad
sustancialmente
sanos
mayores
propiciando
y
unos
ecológicos.
(http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65)
La desinfección con ozono se utiliza generalmente en plantas de tamaño
mediano o grande, una vez que el agua residual haya recibido por lo menos
tratamiento secundario. Además de la desinfección, otro uso común del ozono
en el tratamiento del agua residual es el control de malos olores.
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29
El tratamiento con ozono tiene la capacidad de lograr niveles más altos
de desinfección en comparación con el cloro o la luz ultravioleta; sin embargo,
los costos de inversión así como los gastos de mantenimiento no son
competitivos con las alternativas disponibles. Por lo tanto, el ozono es utilizado
con poca frecuencia, principalmente en casos especiales en los cuales otras
alternativas no son efectivas.
(http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65)
Ventajas:
El ozono es más eficaz que la utilización del cloro para la desinfección o
destrucción de virus y bacterias.
El proceso de ozonización utiliza un período corto de contacto
(aproximadamente de 10 a 30 minutos).
No existen residuos peligrosos que necesiten ser removidos después del
proceso de ozonización porque el ozono se descompone rápidamente.
Después del proceso de ozonización, los microorganismos no crecen
nuevamente, a excepción de aquellos que están protegidos por las
partículas en la corriente de agua residual.
El ozono es generado dentro de la planta, existiendo así muy pocos
problemas de seguridad industrial asociados con el envío y el transporte.
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El proceso de ozonización eleva la concentración de oxígeno disuelto
(O.D.) del efluente. El incremento de O.D. puede eliminar la necesidad
de reaereación y también puede incrementar el nivel de O.D. en la
corriente
de
agua
receptora.
(http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65)
Desventajas
La baja dosificación puede no desactivar efectivamente algunos virus,
esporas o quistes.
El proceso de ozonización es una tecnología más compleja que la
cloración o la desinfección con luz ultravioleta, por lo cual se requieren
equipos complicados y sistemas de contacto eficientes.
El ozono es muy reactivo y corrosivo, requiriendo así de materiales
resistentes a la corrosión tales como el acero inoxidable.
El proceso de ozonización no es económico para las aguas residuales
con altas concentraciones de sólidos suspendidos (SS), demanda
bioquímica del oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno, o carbono
orgánico total.
El ozono es extremadamente irritante y posiblemente tóxico, así que los
gases de escape que salen de la cámara de contacto deben ser
destruidos para evitar que los trabajadores estén expuestos a ellos.
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 El costo del tratamiento puede ser relativamente alto en cuanto a la
inversión
de
capital
y
la
demanda
de
energía
eléctrica(http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65)
 Cloro-gas
La desinfección con cloro es la más utilizada en las plantas de
tratamiento por su bajo costo y alta eficiencia si se aplica en las
concentraciones adecuadas; es versátil, se usa como desodorizante y como
oxidante para remover fierro (Fe+2) y manganeso (Mn+2). Aunque no cumple con
todas las características adecuadas para ser el desinfectante ideal porque:
 Es potencialmente dañino al hombre (dosis excesivas)
 Su sabor no es agradable en concentraciones superiores a 1 mg/l
 Puede formar por reacción compuestos tóxicos
El agua tratada efluente no debe contener lodos del tratamiento, que
indica un tratamiento deficiente y disminuye sustancialmente la eficiencia de la
cloración. En su caso son necesarios dosis muy altas de cloro para lograr el
cloro residual libre (CRL) requerido.
En la tabla 1 se enlistan algunas ventajas y desventajas de utilizar el
cloro como medio de desinfección y controlador del mal olor en las plantas de
tratamiento de agua residual.
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VENTAJAS
DESVENTAJAS

Desinfectante efectivo


El cloro residual se mantiene y vigila con
peligrosa
y
de
manejo delicado.

facilidad

Sustancia
El
tiempo
de
contacto
requerido es mayor que el de
otros desinfectantes.
El efecto germicida puede mantenerse a

gran longitud
Genera
varios
subproductos
tóxicos.

Usos auxiliares como control de olores y 
desinfección de las instalaciones de la
Si la toxicidad residual es alta,
planta
decloración.

Oxida los sulfuros

Oxida
hierro,
manganeso
y
debe reducirse a través de
otros
compuestos inorgánicos que pueden dar
color o provocar sedimentos
Tabla 1 Ventajas y desventajas del cloro.
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VII.
Plan de actividades
Actividad
Enero
Febrero
Marzo
Abril
1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Investigación inicial
Visita a la planta sur
Identificación y análisis de las causas del olor
Asistencia al curso sobre Revisión de Criterios de Diseño y
Evaluación de PTARM
Análisis de la información
Elaboración de reporte técnico
Presentación de reporte técnico en la empresa
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VIII. Recursos materiales y humanos
Recursos materiales:
Se contó con la disposición de las instalaciones de la planta de
tratamiento Sur de la CEA, así como la disponibilidad de información para el
planteamiento de las posibles causas del olor en la planta de tratamiento,
obtenidas en un curso sobre PTARM.
Recursos humanos:
En el desarrollo del proyecto se contó con el apoyo de los operadores de
la planta de tratamiento, y de los encargados del laboratorio de la misma,
Gustavo e Iván. Así como la supervisión del Químico Juan Ciro Rivera Solís.
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35
IX.
Desarrollo del proyecto
Investigación inicial
En esta etapa se investigó en diversas fuentes de información como:
bibliografía, páginas de internet, revistas y folletos electrónicos, presentaciones
de expertos y conferencias, relacionados con los procesos de tratamiento de
aguas residuales municipales (PTARM) y la generación del mal olor en los
mismos.
Visita a la planta de tratamiento de agua residual municipal sur
En esta etapa del proyecto se realizaron recorridos por la planta de
tratamiento durante dos semanas, para entender su operación e identificar los
puntos en los que se origina el problema del mal olor en la misma, así como
para obtener información relacionada con su operación y los análisis de agua
realizados tanto al influente como al efluente, lo cual no fue posible debido a las
políticas de confidencialidad de la CEA.
Identificación y análisis de las causas del mal olor.
En esta sección se mencionan algunos datos obtenidos de la manera de
operación que llevan a cabo en la planta tratamiento y se identificaron los
puntos de mayor generación del mal olor dentro de la misma, conforme a lo
investigado se elaboró un diagrama de flujo que se muestra en la figura 7, para
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dar una idea del recorrido del agua residual dentro de la planta durante el
proceso que se le da actualmente, ya que no se proporcionó la suficiente
información para visualizar correctamente el problema de la generación de
olores.
Entrada del agua
residual
Pretratamiento
(Rejas y Rejillas)
Tratamiento
Anaerobio
Filtros
percoladores
Sedimentador
primario
Caja de
repartición
Sedimentador
secundarios
Laberinto de
cloración
Salida de agua
tratada
Espesador de
lodos
Lodo
Agua
Salida de lodo
tratado
Figura 7. Diagrama de flujo del proceso de tratamiento en la planta sur.
En el diagrama se puede visualizar de una manera muy general el camino
que recorre el agua residual desde su arribo hasta su salida de la planta y
también se plantea la dirección de los lodos generados.
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Los siguientes datos recabados sobre la planta de tratamiento de agua
residual sur son:
La población considerada para el gasto inicial era de 120,000 habitantes.
La planta fue diseñada para tratar 500 l/s, pero actualmente trata 350 l/s.
El agua que entra al tratamiento procede de casas, hoteles, industria,
pipas, etc.
El pH aproximado para el tratamiento del agua entrante se encontró en
un rango de 9.0.
Las pipas que transportan aguas residuales no pueden ser descargadas
en el influente de la planta, hasta que se haya realizado un análisis
detallado al agua a descargar.
El cárcamo de recepción cuenta con rejillas de dos y una pulgada de
separación.
En el canal desarenador se observa basura después de las rejillas.
El Pretratamiento cuenta con cinco bombas, de las cuales sólo trabajan
dos, las otras tres se mantienen como reserva; estas envían 125 l/s a la
laguna anóxica o reactor anaerobio.
Se
colocaron dos componentes a la planta para mejorar su
funcionamiento y llevan operando aproximadamente dos años, los cuales
son el cárcamo dos y la laguna anóxica mejor conocida como reactor
anaerobio.
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Se pudo observar lodo muerto y nata en la laguna anóxica, esto se
verifico con la toma y análisis de una muestra.
En la laguna anóxica se retiran los desechos con la ayuda de una pala y
es donde comienza el mal olor en conjunto con la cárcamo dos, por
consecuencia de los gases producidos por las bacterias anaerobias que
son las que actúan en esta sección de la planta.
Después del reactor anaerobio el agua pasa a la caja repartidora que es
la que se encarga de distribuir el agua al sedimentador primario y de ahí
pasa a los filtros percoladores, sedimentador secundario y por ultimo al
espesador de lodos.
Los sedimentadores primarios y secundarios, filtros percoladores y
espesadores de lodos están diseñados en forma de cono para facilitar la
purga de lodos y gran parte de los mismos se encuentra enterrado por la
irregularidad terreno en donde fueron ubicados.
En el mantenimiento de los sedimentadores primarios, se limpian las
orillas de los vertederos. Este se realiza cada tercer día y en el caso de
los sedimentadores secundarios, diario para mantenerlos de una manera
presentable.
Los sedimentadores, filtros percoladores y espesadores cuentan con
rastras en el fondo para favorecer la purga de lodos.
Los brazos del filtro percolador funcionan por el flujo de agua
(hidráulicos)
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En los percoladores se encontraron larvas que forman la parte principal
de la biomasa que es empleada en este tipo de tratamiento.
El mantenimiento de los filtros percoladores se realiza cuando se
observa la acumulación de la biomasa. Este se lleva a cabo inundando
los filtros y retirando el exceso de larvas con una red. Este tipo de
mantenimiento se realiza mensualmente.
En los sedimentadores secundarios se le agrega cloro, ya que el
laberinto de cloración no funciona y en este último se alcanza a observar
larva muerta.
El lodo que se purga de los reactores causa mal olor, por la inactividad y
falta de aireación, otra causa puede ser que no es purgado, sino hasta
que se encuentra en su capacidad máxima o se encuentra en un agua
séptica y por consiguiente las bacterias aerobias que se encuentran en el
lodo mueren
y se descomponen provocando el mal olor, al mismo
tiempo creando un ambiente próspero para el crecimiento de las
bacterias anaerobias.
Después de los espesadores de lodos, el lodo es mandado a un filtro
banda, en esta fase se le agrega un polímero, el lodo es utilizado como
abono para parcelas.
Desde su construcción la planta nunca ha parado de laborar.
El agua se recircula en la noche para que los reactores no se paren y no
ocurra ningún desperfecto.
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Una parte del agua tratada se manda al canal que corre por la parte
trasera de la PTAR, para ser usada en el riego agrícola.
Se observó que la mayoría de las tuberías, puentes, barandales y
medidores de pH de los reactores no funcionan, esto es observable
porque se nota con mucha claridad la corrosión que presentan por el pH
que contiene el agua.
La planta cuenta con un pequeño módulo para tratar 20 l/s de agua
residual, pero actualmente sólo procesa 8 l/s y su operación se basa en
la
NOM-003-SEMARNAT-1997
“Límites
Máximos
Permisibles
de
contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en
servicios al público”.
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X.
Resultados obtenidos
Se investigó la causa teórica por la que se genera el mal olor en la planta de
tratamiento de agua residual municipal sur y se obtuvo información bibliográfica
sobre métodos o sistemas para controlar los malos olores.
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42
XI.
Análisis de riesgo
Para poder realizar correctamente cualquier análisis a la planta se
necesitan las memorias de cálculo de diseño, contar con acceso a los
resultados obtenidos de sus análisis y saber que tan frecuente se realizan
capacitaciones al personal, así como el mantenimiento que se realiza a las
unidades de tratamiento.
Lo anterior es complicado saberlo porque las políticas de seguridad de la
CEA prohíben saber al personal externo, como consecuencia tenemos que
falta mucha información para poder indagar de manera más concreta en el
proyecto y saber con exactitud los puntos de generación del mal olor.
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43
XII.
Conclusiones
No se pudieron cumplir los objetivos por la única complicación que se
presentó durante todo el proyecto, que fue la falta de acceso a la información
correspondiente y adecuada para la correcta elaboración del reporte y proyecto.
Con base en los temas expuestos en el curso de Revisión de Criterios de
Diseño y Evaluación de PTARM, la emisión de malos olores puede ser
indicación de un mal diseño u operación; así mismo, se comentó que para tener
un buen funcionamiento de cualquier planta, en este caso la planta sur, sólo se
tiene que utilizar un método ya sea aerobio o en su caso anaerobio.
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XIII. Recomendaciones
Para el beneficio de la comunidad aledaña a la planta de tratamiento de
agua residual sur como para sus trabajadores, es importante revisar la
memoria de cálculo de su construcción (si es que cuenta con una) para ver
si su construcción fue correctamente hecha en base a los cálculos obtenidos
en la memoria y si no es así, buscar la forma de corregir el error cometido.
Dar una mejor capacitación al personal que labora en la planta sobre la
operación y el mantenimiento de la planta.
Evaluar la planta cada dos a cinco años por comodidad y ahorro de dinero,
en periodo de estiaje y lluvias, durante 5 días consecutivos, tomando
muestras simples y compuestas según los parámetros de calidad definidos
para la evaluación.
Dar mantenimiento a la planta en su estructura, aparte de que da una buena
presentación también incluye el área de seguridad para los trabajadores.
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45
XIV. Referencias bibliográficas
Bibliografía
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Domingo Jiménez Beltrán, F. d. (1993). Introducción a los procesos de
tratamiento de aguas residuales. Barcelona, España: REVERTÉ, S. A.
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ESTRUCTURA Y REACTIVIDAD. Oxford.
I. P. Mujllónov, A. Y. (s.f.). TECNOLOGÍA QUÍMICA GENERAL 2. INDUSTRIAS
QUÍMICAS MÁS IMPORTANTES. Mir Moscú.
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RESIDUALES. Alfaomega.
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DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: SU CONTROL A TRAVÉS DE
PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS. Ciudad Universitaria, Coyoacan, México
D.F., México.
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Ecoe Ediciones.
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EVALUACIÓN. México D.F., México: Comision Nacional del Agua.
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tratamiento de aguas residuales para casa habitación. Ciudad Universitaria,
Coyoacán, D.F., México. .
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sistemas de tratamiento. S. J. R. Querétato.
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Universidad Autónoma Metropolitana.
Ramalho, R. S. (s.f.). Tratamiento de aguas residuales. REBERTÉ, S. A.
Villela, Y. I. (2005). desarrollo e implementacion del cálculo de incertidumbre en
los parametros: DBO5, grasas y aceites en aguas residuales y residuales
tratadas. Querétaro.
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FISICOQUÍMICOS. Revertér S. A.
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http://www.cyclusid.com/tecnologias-aguas-residuales/tratamientoaguas/tratamiento-terciario/
http://www.cyclusid.com/tecnologias-aguas-residuales/tratamientoaguas/tratamiento-secundario/
http://tratamiento-agua.8m.com/1.htm
http://civilgeeks.com/2010/09/29/tratamiento-terciario-de-aguasresiduales/
http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article
&id=47&Itemid=65
http://www.bibliotechnia.com
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