influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los
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INFLUENCIA DE LA CLARIFICACIÓN PRIMARIA SOBRE LA DINÁMICA DE LOS SÓLIDOS EN UN SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS BAJO LA MODALIDAD DE ESTABILIZACIÓN POR CONTACTO JOHN ALBERT BERMÚDEZ ARROYO CRISTIAN DAVID CÁRDENAS URBANO TRABAJO DE GRADO UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE LOS RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE AREA ACADÉMICA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL SANTIAGO DE CALI 2011 INFLUENCIA DE LA CLARIFICACIÓN PRIMARIA SOBRE LA DINÁMICA DE LOS SÓLIDOS EN UN SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS BAJO LA MODALIDAD DE ESTABILIZACIÓN POR CONTACTO JOHN ALBERT BERMÚDEZ ARROYO CRISTIAN DAVID CÁRDENAS URBANO TRABAJO DE GRADO Directora JENNY ALEXANDRA RODRÍGUEZ Ingeniera Sanitaria Ph.D Co- Director TATIANA MAÑUNGA Ingeniera Sanitaria UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE LOS RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE AREA ACADÉMICA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL SANTIAGO DE CALI 2011 Nota de aceptación ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ Ingeniera Nancy Vásquez Sarria M.Sc Ingeniero Germán Rueda Saa M.Sc ______________________________ Evaluadores del proyecto de grado Santiago de Cali, Febrero de 2011 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle AGRADECIMIENTOS Agradecemos ante todo a DIOS por permitir hacer realidad el deseo de realizar nuestro proyecto de grado y culminar nuestra carrera, además por poner a nuestra disposición a personas tan maravillosas que facilitaron nuestro aprendizaje y el desarrollo de nuestras capacidades. Gracias a nuestros padres y hermanos por el apoyo que nos dieron en todas las actividades realizadas. Agradecemos a la profesora Jenny A. Rodríguez por ser nuestra guía y nuestra tutora, agradecemos su carácter formador haciendo que seamos cada día mejores profesionales y personas, agradecemos también el aguante y la paciencia que tuvo con nosotros. Agradecemos a nuestros compañeros del proyecto Tatiana Mañunga, Minakschi Brand y Alejandro Rodas por el apoyo incondicional que tuvimos por parte de ellos en todas las fases del proyecto a demás son grandes personas y colegas excepcionales. Agradecemos a los operarios de la planta piloto Edwar y Jefferson Vásquez, al encargado del laboratorio Andrés Buenaventura, personas que fueron de gran ayuda e importancia para dar cumplimiento a los estudios realizados. Agradecemos a la ingeniera Nancy Vásquez por brindarnos asesoría y por ayudarnos cuando lo necesitábamos, con esa personalidad arrasadora y ese entusiasmo que nos contagia. Gracias a nuestros amigos Katherine Erazo, Jairo F. Pereira, Karen A. Bueno, Lizeth Enríquez, Yurani Duque por ayudarnos de manera directa e indirecta en el cumplimiento de nuestros objetivos, además para nosotros son considerados grandes amigos y personas muy importantes para nuestra vida. Agradecemos a nuestra secretaria del plan Magnoly González por colaborarnos en todos los procedimientos institucionales, por ser esa persona que escucha todas nuestras inquietudes y/o problemas, es una gran persona. Agradecemos a los directores de plan Julia R. Caicedo y a Héctor M. Gutiérrez por aconsejarnos en nuestras decisiones y ayudarnos en todos los contratiempos que sufrimos. Agradecemos a EMCALI y al grupo ECCA por brindarnos la oportunidad de hacer parte de este proyecto y darnos las facilidades para dar cumplimiento a los objetivos propuestos. 0 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle LISTA DE ABREVIATURAS %: ±: A/M: α: CO: COV: d: DBO5: DQO: EMCALI g: h: IVL: kg: L: m: m3: Máx: mg: min: Mín: mL: ºC: OD: PTAR: PTAR-C: Q: QE : Qw : R: RC: RE: s: SS: SST: SSTLM: SSV: SSVLM: ST: TRH: VSZ: Porcentaje Más o menos Relación Alimento/Microorganismos Factor de distribución de lodos Carga Orgánica Carga Orgánica Volumétrica Día Demanda Biológica de Oxigeno Demanda Química de Oxigeno Empresas Municipales de Cali Gramo Hora Índice Volumétrico de Lodo Kilogramo Litro Metro Metro cúbico Máximo Miligramo Minuto Mínimo Mililitro Grados centígrados Oxígeno Disuelto Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Cañaveralejo Caudal del afluente Caudal del efluente Caudal de purga del lodo Porcentaje de recirculación de lodo Reactor de contacto Reactor de estabilización Segundos Sólidos Suspendidos Sólidos Suspendidos Totales Sólidos Suspendidos Totales en el Licor Mixto Sólidos Suspendidos Volátiles Sólidos Suspendidos Volátiles del Licor Mixto Sólidos Totales Tiempo de Retención Hidráulico Velocidad de sedimentación zonal 1 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle VRC: VRE: X: XV: Volumen reactor de contacto; L Volumen reactor de estabilización Sólidos Suspendidos Totales Sólidos Suspendidos Volátiles 2 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle TABLA DE CONTENIDO RESUMEN............................................................................................................................................0 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................1 2. OBJETIVOS .................................................................................................................................3 GENERAL ........................................................................................................................................3 ESPECIFICOS .................................................................................................................................3 3. MARCO REFERENCIAL ..............................................................................................................4 3.1. SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS .....................................................................................4 3.1.1. Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto (SLAEC) ..............5 3.1.2. Variables de operación y diseño del SLAEC ................................................................6 3.2. SEDIMENTACION EN EL SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS ...........................................9 3.2.1. Tipos de sedimentación ................................................................................................9 3.2.2. Características de los sólidos presentes en el agua residual .....................................10 3.2.3. Tipos de sólidos en el tratamiento del AR...................................................................12 3.2.4. Características fisicoquímicas de los sólidos presentes en sistemas de lodos activados (LA) .............................................................................................................................13 3.2.5. Características de sedimentabilidad de los sólidos en el sistema de lodos activados 14 3.2.6. Factores que afectan la sedimentabilidad del lodo activado .......................................18 3.3. PRODUCCIÓN DE LODO EN SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS ................................19 3.4. DINÁMICA DE LOS SÓLIDOS EN EL SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS .....................19 3.5. EXPERIENCIAS EN LA EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS EN SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS ............................................................................................20 3.5.1. 4. Consideraciones Finales ............................................................................................22 MATERIALES Y MÉTODOS ......................................................................................................23 4.1. LOCALIZACIÓN .................................................................................................................23 4.2. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA PILOTO BAJO LA MODALIDAD DE ESTABILIZACIÓN POR CONTACTO DE LA PTAR-C .................................................................................................23 4.3. OPERACIÓN Y SEGUIMIENTO DEL SLAEC ....................................................................27 3 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 4.3.1. Variables de Control ...................................................................................................29 4.3.2. Evaluación del lodo de purga generado .....................................................................30 4.3.3. Calidad .......................................................................................................................31 4.4. 5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS .......................................................................31 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................................................................33 5.1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL ....................................................................33 5.2. EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES OPERACIONALES .............................................34 5.2.1. Tiempo de retención celular (TRC) .............................................................................34 5.2.2. Carga orgánica volumétrica (COV) y Relación alimento microorganismos (A/M) .......35 5.2.3. Factor de distribución de lodos (α) .............................................................................36 5.3. COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA ................................................................................37 5.3.1. Comportamiento del pH ..............................................................................................37 5.3.2. Comportamiento del Oxígeno disuelto ........................................................................38 5.3.3. Comportamiento de la DQO y SST en el AR desarenada (ARA), AR clarificada (ARC) y AR tratada (ART) .....................................................................................................................39 5.3.4. Comportamiento de los sólidos en el SLAEC ............................................................43 5.4. CALIDAD DEL LODO EN EL SLAEC .................................................................................50 5.5. PRODUCCIÓN DE SÓLIDOS EN EL SLAEC ....................................................................53 5.6. MICROSCOPÍA ..................................................................................................................55 6. CONCLUSIONES ...........................................................................................................................59 7. RECOMENDACIONES...............................................................................................................61 8. BIBLIOGRAFÍA ...........................................................................................................................62 4 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle LISTA DE TABLAS Tabla 3-1 Tipos de Sólidos presentes en el Agua Residual ...............................................................11 Tabla 3-2 Rangos y valores típicos de IVL, IVLD ...............................................................................16 Tabla 3-3 Valores de los coeficientes vo y k en función de las caracteristicas de sedimentabilidad ..18 Tabla 4-1 Características de la Planta Piloto ......................................................................................26 Tabla 4-2 Condiciones Operacionales del Sistema ............................................................................27 Tabla 4-4 Variables de medición fisicoquímicas. ................................................................................30 Tabla 4-5 Variables de sedimentabilidad del lodo .............................................................................31 5 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle LISTA DE FIGURAS Figura 3-1 Representación gráfica del sistema de lodos activados ......................................................4 Figura 3-2 Representación gráfica de los tipos de sedimentación predominantes en el tratamiento del AR ......................................................................................................................................................10 Figura 3-3 Esquema determinación de los sólidos presentes en el AR ..............................................12 Figura 3-4 Representación gráfica de la relación entre la concentración del lodo, el IVL y el volumen asentado del lodo ...............................................................................................................................15 Figura 3-5 Esquema de White y la curva típica asociada para la determinación de la VSZ ...............16 Figura 3-6 Diagrama de flujo del sistema de lodos activados bajo la modalidad de estabilización por contacto ..............................................................................................................................................20 Figura 4-1 Planta de Lodos Activados a escala Piloto ........................................................................23 Figura 4-2 Desarenadores Planta piloto .............................................................................................24 Figura 4-3 Sedimentador Primario de la planta piloto .........................................................................24 Figura 4-4 Reactor de contacto de la planta piloto .............................................................................25 Figura 4-5 Reactor de Estabilización y sus difusores de burbuja fina de la planta piloto ...................25 Figura 4-6 Sedimentador Secundario de la planta piloto ....................................................................26 Figura 4-7 Configuración planta piloto en la modalidad de estabilización por contacto ......................27 Figura 4-8 Puntos de Muestreo en la planta piloto .............................................................................28 Figura 4-9 Puntos de Muestreo en el Sedimentador secundario ........................................................29 Figura 5-1 Comportamiento de la concentración de DQO y SST en el ARA (Fase 1 y Fase 2) ........33 Figura 5-2. Comportamiento diario DQO y SST en el ARA (Fase 1 y Fase 2) ..................................34 Figura 5-3 Comportamiento del TRC en las Fases evaluadas ...........................................................35 Figura 5-4 Comportamiento de la COV y A/M ....................................................................................36 Figura 5-5 Comportamiento del Factor de distribución de sólidos (Factor α) .....................................37 6 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 5-6 Comportamiento del pH para Fase 1 y Fase 2 ..................................................................38 Figura 5-7 Comportamiento del OD en la Fase 1 ...............................................................................39 Figura 5-8 Comportamiento del OD en la Fase 2 ...............................................................................39 Figura 5-9 Comportamiento de la DQO en ARA y ART en la Fase 1 .................................................40 Figura 5-10 Comportamiento de los SST en ARA y ART en la Fase 1 ...............................................41 Figura 5-11 Comportamiento de la DQO en ARA, ARC y ART en la Fase 2 ......................................41 Figura 5-12 Comportamiento de los SST en ARA, ARC y ART en la Fase 2 ...................................42 Figura 5-13 Comportamiento de la DQO afluente y la relación DQOfiltrada/DQOtotal, (ARA-Fase 1 y ARC-Fase 2).......................................................................................................................................43 Figura 5-14 Comportamiento de los SSTLM en el RC para la Fase 1 ................................................44 Figura 5-15 Comportamiento de los SSTLM en el RC para la Fase 2 ................................................44 Figura 5-16 Comportamiento de los SST y relación SSV/SST en el RC para ambas Fases ..............45 Figura 5-17 Comportamiento de los SSTLM en el RE para la Fase 1 ................................................46 Figura 5-18 Comportamiento de los SSTLM en el RE para la Fase 2 ................................................46 Figura 5-19 Comportamiento de los SST y SSV en el RE (Fase 1 y Fase 2) .....................................47 Figura 5-20 Comportamiento de los SST en REC para la Fase 1 ......................................................48 Figura 5-21 Comportamiento de los SST en REC para la Fase 2 ......................................................48 Figura 5-22 Comportamiento de los SST y SSV en Ppal, P2.4, Flotante y Espuma para la Fase 1 ..49 Figura 5-23 Comportamiento de los SST y SST en Ppal, P2.4, Flotante y Espuma para la Fase 2 ...50 Figura 5-24 Comportamiento de la constante V0 de Vesilind ..............................................................51 Figura 5-25 Comportamiento de la constante k de Vesilind ................................................................51 Figura 5-26 Comportamiento del IVL para RC y RE, Fase 1 y Fase 2. ..............................................52 Figura 5-27 IVLD e IVL en el RC para la Fase 1(a) y Fase 2 (b) ........................................................53 Figura 5-28 Comportamiento de la carga de ST para los diferentes puntos de purga del sedimentador secundario ...................................................................................................................54 7 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 5-29 Coeficiente de producción de solidos ..............................................................................54 Figura 5-30 Microorganismos predominantes en el licor mixto (RC y RE) para la Fase 1 ..................56 Figura 5-31 Microorganismos predominantes en el licor mixto (RC y RE) para la Fase 2 ..................56 Figura 47 Dinámica de los solidos en el SLAEC para las Fases evaluadas .......................................58 8 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle LISTA DE ANEXOS ANEXO 1. Datos Generales FASE 1 ANEXO 2. Estadígrafos Datos Generales FASE 1 ANEXO 3. Datos Generales FASE 2 ANEXO 4. Estadígrafos Datos Generales FASE 2 ANEXO 5. Variables de Sedimentabilidad del Lodo FASE 1 ANEXO 6. Variables de Sedimentabilidad del Lodo FASE 2 ANEXO 7. Carga Eliminada y Producción de Lodos ANEXO 8. Concentraciones SV y ST en los Puntos de Purga 9 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle RESUMEN Esta investigación se orientó a evaluar y comparar a escala piloto, la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un Sistema de Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto (SLAEC) tratando agua residual doméstica sin clarificación primaria con un sistema que cuenta con esta etapa, con el fin de reconocer las diferencias en términos de eficiencias de reducción y de la cantidad, concentración y distribución de los mismos, además de sus características de sedimentabilidad. Este estudio se llevó a cabo en la Planta Piloto perteneciente a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Cañaveralejo, PTAR-C, durante un periodo de 183 días; correspondiendo a 114 días para la evaluación del sistema sin clarificación primaria (Fase 1) y 69 días cuando esta etapa de tratamiento fue implementada (Fase 2). Se mantuvieron las siguientes variables de operación: TRC: 6d, R: 40%, TRHneto: 0,84h en RC y 4,3h en RE. Para las dos fases evaluadas se obtuvieron eficiencias de reducción en DQO y SST superiores al 80%. Así mismo, se evaluó la calidad de los sólidos en términos de sedimentabilidad, mostrando pobres características en ambas fases, siendo más acentuadas cuando el SLAEC no contó con la etapa de clarificación primaria (Fase 1), aspecto que se asoció a la ausencia en esta fase del efecto amortiguador que puede generar la clarificación primaria sobre la variabilidad del AR y el ingreso al sistema de compuestos potencialmente nocivos en la estructura del floc. Por otra parte, se evidenció un coeficiente de producción de lodos más alto en la Fase 2 que en la Fase 1, siendo 0.56 ±0.38kg SST.kg DQOremovida-1 y 0,35 ±0.45 kg SST.kg DQOremovida-1 respectivamente, siendo la Fase inicial la que presento mayor variabilidad asociada posiblemente a sus características de sedimentabilidad. Palabras Claves: Lodos Activados, Estabilización por Contacto, Clarificación Primaria, Producción de Lodos, Agua Residual Doméstica, Dinámica de Sólidos, Eficiencia de Reducción. 10 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle INTRODUCCIÓN Uno de los problemas ambientales más críticos y crecientes a nivel mundial lo constituyen las descargas de aguas residuales a las fuentes de agua, pues se estima que solo el 15% reciben algún tipo de tratamiento antes de ser vertidas (MAVDT, 2004). En Colombia, mediante los diagnósticos que se han realizado en cuanto a disposición de aguas residuales y generación de cargas contaminantes, se evidencia que en la mayoría de municipios, principalmente de la zona andina, se vierten directamente las aguas residuales a los cuerpos de agua ubicados dentro del perímetro urbano, constituyendo un factor de complejidad y una prioridad para que se planteen soluciones que permitan recuperar estos cuerpos receptores urbanos (MAVDT, 2004), no solo para proteger el ambiente, sino también por razones socioeconómicas, dado su alto costo en materia de salud y calidad de vida (Noyola, 2007). Entre los sistemas utilizados para reducir principalmente los componentes orgánicos del agua residual se encuentran los de tipo biológico, que pueden ser aerobios o anaerobios. El sistema de Lodos Activados hace parte de los sistemas de tratamiento biológico aerobio, donde los microorganismos en medio suspendido, transforman la materia orgánica presente en el agua residual en CO2 y biomasa adicional (Cabezut y Sánchez, 1998). La principal ventaja del sistema de Lodos Activados es que permite obtener bajos valores de concentración de materia orgánica y de sólidos suspendidos en el líquido tratado, además es muy estable a variaciones de carga y su operación puede ser ajustada a diferentes condiciones; sin embargo, un aspecto limitante de este sistema es la alta generación de sólidos, los cuales necesitan ser tratados a través de otros procesos para ser dispuestos al ambiente y así no generar problemas de contaminación (Reyes et al., 2008). Por otra parte, es común que en algún momento y por diversas razones, este tipo de sistemas biológicos de tratamiento sufran anomalías que alteren su normal funcionamiento, relacionadas principalmente con la separación del lodo en las unidades clarificadoras (Hossain, 2004; Castillo et al., 2008), constituyendo un punto crítico, puesto que la efectividad del sistema de Lodos Activados está ligada a las características fisicoquímicas y de sedimentabilidad de los flocs (Barbusinski y Koscielnialk, 1994). Debido a que la cantidad y calidad de los sólidos producidos en un sistema de Lodos Activados depende de la naturaleza del afluente, la configuración de los procesos y las condiciones operacionales (van Haandel y van der van der Lubbe, 2007), donde es evidente tanto su relación con la eficiencia del sistema como en la determinación de la complejidad del tratamiento requerido para su apropiada disposición (Romero, 2000), es de vital importancia realizar una adecuada caracterización y cuantificación de los mismos (Viessman y Hammer, 1998). Una de las modalidades del sistema de Lodos Activados es la de Estabilización por Contacto que fue desarrollado para sacar ventaja de las características de adsorción del lodo activo (Romero, 2000). Bajo esta modalidad, el sistema puede funcionar sin necesidad de clarificación primaria (Ramalho, 1996) además de manejar bajos tiempos de retención hidráulicos (TRH) y no demandar grandes áreas para su implementación (Winkler, 2000). 1 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle De acuerdo con lo anterior, el presente trabajo de investigación determinó a escala piloto la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un sistema de Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto, para de esta manera contribuir directamente a la determinación preliminar de la viabilidad de esta modalidad de tratamiento en lo relacionado con la dinámica de los sólidos e indirectamente al cumplimiento de los objetivos nacionales y globales en cuanto a la validación de nuevas alternativas de tratamiento en pro de la disminución de los impactos ambientales, sanitarios y socioeconómicos generados por la inadecuada disposición de residuos líquidos a las fuentes de agua. El presente trabajo de investigación se enmarcó dentro del proyecto “Estudio preliminar del tratamiento secundario en un sistema de Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto sin Clarificación Primaria” desarrollado por el Grupo de Investigación Estudio y Control de la Contaminación Ambiental (EECA) y el cual fue financiado por las Empresas Municipales de Cali (EMCALI EICE-ESP) y la Universidad del Valle. 2 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 2. OBJETIVOS GENERAL Evaluar la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un sistema de lodos activados bajo la modalidad de estabilización por contacto (SLAEC) ESPECIFICOS Evaluar el comportamiento de los SST y SSV generados en un SLAEC con y sin clarificación primaria Determinar la producción de sólidos en términos de SST y SSV en un SLAEC con y sin clarificación primaria Comparar las características de sedimentabilidad y la producción de los sólidos en términos de la concentración de SST y SSV entre un sistema de Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto sin clarificación primaria con un sistema que cuenta con esta etapa 3 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 3. MARCO REFERENCIAL 3.1. SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS El sistema de Lodos Activados (SLA) es el proceso biológico más utilizado actualmente para el tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales (Chaves et al., 2003). Fue desarrollado en Inglaterra, en 1914, por Ardern y Lockett y consiste básicamente en el contacto del agua residual (AR) con una población mixta de microorganismos, en forma de suspensión floculenta bajo un sistema aireado y agitado. Los tres componentes básicos de este sistema son: (i) Un reactor en el cual los microorganismos responsables del tratamiento se encuentran en medio suspendido y aireado; (ii) Una separación sólido – liquido, generalmente en un tanque de sedimentación; y (iii) un mecanismo de recirculación para el retorno al tanque de aireación de los sólidos removidos en la fase de separación (Metcalf y Eddy, 2003). Ciertas versiones del sistema se usan sin una etapa primaria de tratamiento (Winkler, 2000; Ramalho, 1996). En el sistema de Lodos Activados, la materia en suspensión y la coloidal se reducen rápidamente en el efluente por adsorción y aglomeración en los flocs, para luego descomponerse de manera más lenta debido a la actividad metabólica de los microorganismos, produciendo CO2 y agua, además de nuevo material celular. Parte del material celular se descompone mediante un proceso llamado “respiración endógena”. Una vez se alcanza el grado de tratamiento, el material celular, también llamado biomasa o lodo se separa del AR generalmente por asentamiento (Winkler, 2000). La Figura 3-1 muestra un esquema del sistema de lodos activados convencional, así como una representación gráfica de la dinámica de los sólidos bajo esta modalidad. Lodo Recirculado Agua Residual Materia Lodo Orgánica+ Activo Sintesis + O2 Tanque de Aireación Degradación Hidrolisis –Oxidación Generación de nuevo lodo activo CO2, H2O NO3, SO4, PO4 Efluente Aire Sedimentador Secundario Purga de Lodos Figura 3-1 Representación gráfica del sistema de lodos activados FUENTE: Adaptado de Gray, 2004 4 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Adicional a la recirculación del lodo necesaria para mantener en el licor mixto la concentración de material celular activo, se realiza una purga del excedente de la biomasa producida para su posterior tratamiento y disposición (Cisterna y Alvarado, 2000), donde el tiempo de retención celular y el balance de sólidos en el sistema condicionan la cantidad de lodo a ser retirado. Esta actividad, sin considerar aspectos tales como los relacionados con el escape del lodo en el efluente o la posible evacuación de material flotante donde estos puedan estar integrados; puede realizarse en diferentes puntos del sistema de tratamiento. Uno de ellos es considerado como “control hidráulico” y consiste en la evacuación del lodo directamente desde el tanque de aireación. Los otros puntos hacen referencia a la purga del lodo desde la línea de recirculación o desde la unidad de sedimentación (Gray, 2004). Existen varias modalidades del sistema de lodos activados entre los cuales se destacan: Convencional, Aireación Extendida, Aireación Escalonada, Proceso Krauss y Estabilización por Contacto (Romero, 2000) 3.1.1. Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto (SLAEC) Estabilización por Contacto es una modificación del proceso de Lodos Activados y fue investigado primero en Inglaterra por Coombs, 1922 y después en Estados Unidos por Ulrich y Smith, 1951 (citados por Sarıoğlu et al., 2003). Este proceso procura explotar al máximo la propiedad de bio-absorción que tienen los flocs biológicos (Orozco, 2005) y consiste en mezclar las aguas residuales crudas con lodo activo recirculado en un tanque aireado, llamado de contacto, durante 30 a 90 minutos (Romero, 2000). Una vez la bio-absorción ocurre, se sedimentan los lodos, fluyendo el sobrenadante como efluente. Estos lodos han absorbido la materia orgánica pero no la han oxidado, por lo que deben enviarse a un tanque de estabilización por un periodo de tres a seis horas. Este tanque contiene lodos altamente concentrados (Orozco, 2005). Durante el periodo de estabilización los componentes orgánicos absorbidos se rompen mediante degradación aerobia. El lodo estabilizado que abandona el tanque de estabilización lo hace en condiciones de “inanición” y dispuesto por lo tanto, a absorber residuos orgánicos (Ramalho, 1996). Por otra parte, una porción del lodo recirculado se desecha para mantener un nivel constante de sólidos suspendidos volátiles en el licor mixto (SSVLM). El sistema bajo esta modalidad permite reducir la capacidad del tanque de aireación en un 50% aproximadamente (Romero, 2000), lo que se traduce en una ventaja frente al proceso convencional (Ramalho, 1996). Otra de las principales características del SLAEC radica en que opera bien cuando el agua residual contiene una proporción elevada de DBO en las formas coloidal y en suspensión, típico de aguas residuales domésticas que solo han sido expuestas a tratamiento preliminar, comúnmente denominadas aguas residuales crudas. Lo anterior conlleva a aspectos favorables como la eliminación de sedimentadores primarios, así como de los costos asociados al manejo de los lodos y olores generados en esta unidad de tratamiento (Ramalho, 1996). 5 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 3.1.2. Variables de operación y diseño del SLAEC El adecuado conocimiento del sistema de tratamiento así como el control de eventos desfavorables que puedan desestabilizar su comportamiento, se logra mediante la definición y el seguimiento de los variables operacionales y de diseño. Entre los variables en cuestión se encuentra los SSVLM, el TRC, relación A/M, la fracción de distribución de lodo (α) y el porcentaje de recirculación de lodo (R). Solidos suspendidos volátiles en el licor mixto (SSVLM) El sistema de lodos activados bajo la modalidad de estabilización por contacto se caracteriza por presentar dos tanques de aireación con concentraciones diferentes de SSVLM, una para el reactor de contacto (RC) y otra para el reactor de estabilización (RE), siendo este último de mayor concentración debido a que es alimentado por el lodo de recirculación. Lo anterior presenta una ventaja para esta modalidad en comparación a otras configuraciones ya que permite mantener la mayor parte de la biomasa en una unidad más pequeña. Los rangos recomendados para RC son de 1000 a 4000 mgSSVLM.L-1 y para RE de 4000 a 10000 mgSSVLM.-1 (Grady et al., 1999; Rittman y McCarty, 2001; Orozco, 2003) Tiempo de retención celular (TRC) El lodo o biomasa requiere una cierta cantidad de tiempo para asimilar el sustrato y reproducirse, que en caso de no garantizarse en la operación del sistema, conlleva al desequilibrio de las eficiencias de tratamiento (Droste, 1997). El tiempo promedio que la biomasa permanece en el tanque de aireación antes de ser desechadas se define como TRC y relaciona la masa de SSV en el sistema y la entrada total de SSV en el mismo por síntesis de biomasa y transporte hidráulico con la alimentación inicial (Ramalho, 1996). El TRC es uno de los variables operacionales más importantes en el SLA (van Haandel y Marais, 1999), puesto que afecta el comportamiento del proceso de tratamiento, el volumen del tanque de aireación, la producción de lodos y los requerimientos de oxígeno en el sistema (Metcalf y Eddy, 2003). El TRC en una planta de tratamiento esta influenciado por la estabilidad del proceso y de las características de sedimentabilidad del lodo. Los valores recomendados para la modalidad de estabilización por contacto se encuentran entre 4 y 15 días (Grady et al., 1999; van Haandel y van der Lubbe , 2007). Generalmente, con TRC mayores de 12 días, la producción de lodos será inferior, porque el alimento es escaso y los microorganismos se establecen en respiración endógena (Romero, 2000). Una limitante que conlleva a mantener periodos cortos de TRC (2 a 3 días) tiene que ver con los predadores de bacterias libres (aquellas que no están agregadas a los flocs) los cuales no se desarrollan, obteniéndose una calidad baja del efluente, ya que parte del lodo activo es descargado como bacterias libres en el efluente y las concentraciones de DBO5 y SST tienden a ser altas, en cambio TRC entre 5 a 8 días los predadores 6 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle de bacterias libres se desarrollan y la concentración de DBO 5 y SST es inferior (van Haandel y van der Lubbe ,2007). El TRC puede ser calculado de acuerdo con la ecuación 3.1: TRC VRC X VRC VRE X VRE Qw X VW (Q Qw ) X VE Ecuación 3.1 Dónde: TRC: Tiempo de retención celular; d VRC: Volumen reactor de contacto; L VRE: Volumen reactor de estabilización; L XVRC: Concentración de SSVLM en el reactor de contacto; mg.L-1 XVRE: Concentración de SSVLM en el reactor de estabilización; mg.L -1 QW: Caudal de purga de lodo; L.d-1 XVW: Concentración de SSV del lodo de purga; mg.L-1 Q: Caudal afluente; L.d-1 XVE: Concentración de SSV en el efluente; mg.L-1 Relación Alimento/Microorganismos (A/M). La relación A/M representa la carga neta aplicada, susceptible de ser absorbida por los microorganismos en el reactor de contacto y a ser utilizada en el reactor de estabilización. Los valores típicos recomendados de A/M para la modalidad estabilización por contacto se encuentran entre 0,1 a 0,6 kgDBO5.(kgSSV.d)-1 (Orozco y Salazar, 1985; Metcalf y Eddy, 2003) el cual se expresa en la Ecuación 3.2 (von Sperling, 1997): A M VRC Q.S b X VRC VRE X VRE Ecuación 3.2 Dónde: A/M: Relación Alimento-Microorganismos (A/M); kgDBO5.(kgSSV.d)-1 Q: Caudal Afluente; L.d-1 XVRC; XVRE: Concentración de SSVLM en el reactor de Contacto y Estabilización respectivamente; mg.L-1 Sb: Materia orgánica biodegradable; mgDBO5.L-1 VRC; VRE: Volumen del reactor de contacto y reactor de estabilización respectivamente; L 7 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Fracción de distribución de lodos α. Esta fracción representa la cantidad de biomasa en el Reactor de Contacto relacionada con la biomasa total del sistema, los valores recomendados están alrededor de 0,1 y 0,2 (Gujer y Jenkins, 1975). Según Sarioglu et al. (2003) α se define como se presenta en la Ecuación 3.3: VRC VRC X RC X RC VRE X RE Ecuación 3.3 Dónde: XRC; XRE: Concentración de SSVLM en el reactor de Contacto y Estabilización respectivamente (mg.L-1) VRC; VRE: Volumen del reactor de contacto y reactor de estabilización respectivamente (L) VRC: Volumen reactor de contacto; L VRE: Volumen reactor de estabilización; L XRC: Concentración de SSTLM en el reactor de contacto; mg.L -1 XRE: Concentración de SSTLM en el reactor de estabilización; mg.L -1 Porcentaje de Recirculación de Lodo (R). Este parámetro es considerado de gran importancia en el sistema de lodos activados, su valor suele ser elegido para satisfacer una concentración razonable de sólidos recirculados en el sistema y por consideraciones económicas. El modelo de recirculación consiste en igualar la masa de lodo introducido al reactor teniendo en cuenta la recirculación, con la masa de lodos que pasan hasta el sedimentador secundario. La cantidad de lodo a ser recirculado depende principalmente de la concentración presente en el sedimentador secundario. La recirculación puede ser expresada como se presenta en la Ecuación 3.4 (Sarioglu et al., 2003): 1 R 1 TRH RC TRC X REC 1 Ecuación 3.4 X RC Donde: α: Fracción de distribución de lodos TRHRC: Tiempo de retención hidráulico en el reactor de contacto; (h) XRC: Concentración de biomasa en el reactor de contacto; mgSSTLM.L -1 XREC: Concentración total de biomasa recirculada; mgSSTLM.L-1 8 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 3.2. SEDIMENTACION EN EL SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS 3.2.1. Tipos de sedimentación La sedimentación se utiliza en el tratamiento de aguas residuales para separar los sólidos en suspensión de las mismas. Esta operación se basa en la diferencia de peso específico entre las partículas sólidas y el líquido donde se encuentran. En algunos casos, la sedimentación es el único tratamiento al que se somete el agua residual. Puede producirse en una o varias etapas o en varios de los puntos de los procesos de tratamiento (Ramalho, 1996). De esta manera, la sedimentación tiene como principal objetivo la generación de un efluente clarificado, sin embargo, también es útil para lograr el espesamiento o concentración de lodo para su posterior tratamiento. Entre los objetivos de la aplicación de la sedimentación en el tratamiento del AR se encuentran (von Sperling, 2007): Tratamiento preliminar: → Sedimentación de partículas inorgánicas de gran dimensión Tratamiento primario: → Sedimentación de los sólidos suspendidos Tratamiento secundario: → Separación de sólidos principalmente de tipo biológico Tratamiento de lodos: → Espesamiento de lodo primario y/o lodo de exceso Tratamiento fisicoquímico: →Sedimentación de sólidos por precipitación química Pueden considerarse cuatro tipos de mecanismos o procesos de sedimentación dependiendo de la naturaleza de los sólidos presentes en suspensión (Ramalho, 1996, von Sperling, 2007), las cuales se esquematizan en la Figura 3-2: Sedimentación Discreta: las partículas que se depositan mantienen su individualidad, o sea no se someten a un proceso de coalescencia con otras partículas. En este caso, las propiedades físicas de las partículas (Tamaño, Forma, Peso específico) no cambian durante la operación. Sedimentación Floculenta: la aglomeración de las partículas va acompañada de cambios en la densidad y en la velocidad de sedimentación o precipitación. La sedimentación que se lleva a cabo en los clarificadores o sedimentadores es un ejemplo de esta operación. Sedimentación Zonal: las partículas forman una especie de manto que sedimenta como una masa total presentando una interfase distinta con la fase liquida. La sedimentación que ocurre en los sedimentadores secundarios de los sistemas de lodos activados es un ejemplo de este proceso. Sedimentación por compresión: Ocurre un aumento en el peso de las partículas, por efecto de la trayectoria descendente y el encuentro entre las mismas. Parte del contenido de agua es evacuado por la masa de lodo, favoreciendo la disminución su volumen. 9 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Sedimentación Discreta Sedimentación Floculenta Sedimentación Zonal o Retardada Sedimentación por compresión Figura 3-2 Representación gráfica de los tipos de sedimentación predominantes en el tratamiento del AR FUENTE: von Sperling (2007) 3.2.2. Características de los sólidos presentes en el agua residual El agua residual doméstica (ARD) contiene aproximadamente 99.9% de agua, la parte remanente la constituyen los sólidos suspendidos, disueltos tanto orgánicos como inorgánicos, junto con microorganismos, por lo que la contaminación toma lugar en solo una pequeña fracción (von Sperling, 2007), de ahí que su característica física más importante la constituye el contenido de sólidos (Metcalf y Eddy, 2003). La materia orgánica (MO) a menudo está en forma de partículas en suspensión, por lo que es necesario diferenciar entre los Sólidos Suspendidos (SS) y los Sólidos Disueltos (SD). Los SD representan el material soluble y coloidal, los cuales requieren usualmente para su reducción en el AR, oxidación biológica o coagulación y sedimentación (Orozco, 2005). Asimismo, los sólidos pueden ser volátiles (SV), que indican la procedencia orgánica, o fijos que se presumen como sólidos inorgánicos. Los más importantes en el AR son los SST, en especial los SSV que representan la MO (Orozco, 2005). En la Tabla 3-1 se muestra la características de los sólidos presentes en el AR y en la Figura 3-3 se muestra un esquema de su clasificación. 10 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle TIPO DE SÓLIDOS Totales Suspendidos Tabla 3-1 Tipos de Sólidos presentes en el Agua Residual DESCRIPCION Sólidos orgánicos e inorgánicos; suspendidos y disueltos; sedimentables Fracción de los sólidos orgánicos e inorgánicos que son no filtrables Fijos Compuestos minerales, no oxidables por calentamiento, inertes, los cuales forman parte de los SST Volátiles Compuestos orgánicos, oxidables por calentamiento, los cuales forman parte de los SST Disueltos Fracción de los sólidos orgánicos e inorgánicos que son filtrables. Normalmente son considerados por tener una dimensión menor que 10-3 µm Fijos Compuestos minerales de los sólidos disueltos Volátiles Compuestos orgánicos de los sólidos disueltos Sedimentables Parte de los sólidos orgánicos e inorgánicos que sedimentan en una hora en un cono Imhoff. Son un indicador aproximado de la sedimentación que ocurre en un clarificador primario. FUENTE: von Sperling (2007) Por otra parte, los Sólidos Sedimentables (SSed) son de gran importancia en el AR, ya que sirven para determinar la cantidad y características de sedimentabilidad de los sólidos en el afluente que se pueden separar por sedimentación simple. Se determinan por el volumen (mL) de sólidos que se asientan en un tiempo determinado, en un recipiente cónico conocido como Cono Imnoff aunque es posible lograr su determinación por método gravimétrico (Orozco, 2005). 11 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 3.2.3. Tipos de sólidos en el tratamiento del AR Las características de los sólidos varían mucho dependiendo, de su edad, del tipo de proceso del cual provienen y de la fuente original de los mismos. Los sólidos que se producen en los procesos de tratamiento de AR son principalmente los siguientes: SÓLIDOS INORGÁNICOS TOTALES O FIJOS (SF) T) T: 103 VOLÁTILES – 105°C SÓLIDOS TOTALES (SV) SÓLIDOS TOTALES (ST) SÓLIDOS SUSPENDIDOS INORGÁNICOS (SSI) SÓLIDOS SUSPENDIDOS (SS) SÓLIDOS TOTALES (ST) ST = SF + SV SS = SSI + SSV SÓLIDOS SUSPENDIDOS VOLÁTILES (SSV) SS SÓLIDOS DISUELTOS INORGÁNICOS (SDI) SD SÓLIDOS DISUELTOS (SD) SD = SDI + SDV SÓLIDOS DISUELTOS VOLÁTILES (SDV) Figura 3-3 Esquema determinación de los sólidos presentes en el AR FUENTE: Orozco (2005) Sólidos primarios: muchas plantas de tratamiento de AR usan la clarificación primaria para remover los sólidos sedimentables, los cuales son rápidamente decantados por acción de la gravedad, al lodo que formado por esta operación se denomina lodo primario, se compone de sólidos orgánicos y pequeñas partículas inorgánicas, y su composición varía ampliamente dependiendo del tipo de AR. Su concentración varía dependiendo de cómo los sólidos son evacuados de la unidad de clarificación, puesto que entre más frecuente se realice esta operación, es de esperarse una menor concentración de sólidos. Plantas que reciben AR provenientes de alcantarillados combinados así como aguas lluvias y de infiltración, pueden tener una gran variación de la concentración de SV y cantidad de lodo primario (WEF, 2003). Adicionalmente, cuando se presenta una inadecuada separación del material inorgánico como arenas, se puede incrementar la producción de sólidos, en estos casos la concentración de SSV decrece aproximadamente en un 60% (WEF, 2003). Los sólidos primarios son generalmente de color gris, textura oleosa, y poseen un olor extremadamente molesto, pueden digerirse fácilmente si se adoptan condiciones adecuadas de funcionamiento (Metcalf y Eddy, 2003). Sólidos secundarios: son los sólidos generados por la actividad microbiológica. También incluyen la materia particulada que no es removida en la etapa primaria pero que es incorporada a la biomasa (WEF, 2003). Los sólidos secundarios están presentes en sistemas de tratamiento 12 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle como filtros percoladores, biodiscos entre otros. En el caso del sistema de LA, el lodo tiene generalmente una apariencia floculenta de color marrón. Si su color es muy oscuro puede estar próximo a volverse séptico, mientras que si el color es más claro de lo normal, puede haber estado aireado insuficientemente y los sólidos tendrán tendencia a sedimentar lentamente. El lodo en buenas condiciones tiene un olor característico a tierra que no es molesto, además tiende a convertirse a séptico con bastante rapidez y luego adquiere olor bastante desagradable de putrefacción. Se digiere solo o con lodos primarios (Metcalf and Eddy, 2003) 3.2.4. Características fisicoquímicas de los sólidos presentes en sistemas de lodos activados (LA) El lodo generado en un sistema de LA está conformado por los sólidos suspendidos del licor mixto. La concentración de sólidos puede ser determinada experimentalmente, pesando una muestra de lodo filtrado después de haberse expuesto a 105 °C, con lo que se obtiene la concentración de sólidos suspendidos totales (SST). Estos sólidos se dividen en orgánicos e inorgánicos (van Haandel y van der Lubbe, 2007). Los lodos inorgánicos son los generados a través de la floculación de partículas inorgánicas del afluente, tales como arcilla y sedimento; y en las aguas residuales municipales representan entre el 20 al 35% de los SST (van Haandel y Marais, 1999). La concentración de estos sólidos puede ser determinada experimentalmente a través de la medida de los sólidos totales (ST) después de ser expuestos a una temperatura de 550 °C, donde se realiza la combustión completa de los sólidos orgánicos. La concentración de sólidos orgánicos es calculada a partir de la diferencia de pesos en esta última exposición, debido a que bajo esta temperatura “desaparecen” llamados sólidos suspendidos volátiles (SSV) (van Haandel y van der Lubbe, 2007). Para describir el comportamiento del sistema de lodos activados Marais y Ekama (1976 citado por van Haandel y Marais, 1999) sugirieron una subdivisión de los sólidos orgánicos en dos fracciones básicas: (i) lodo activo, compuesto por los microorganismos que actúan en el metabolismo de la materia orgánica afluente y (ii) lodo inactivo, compuesto por el material orgánico que no ejerce actividad metabólica. Lodo Activo: El lodo activo es el generado a partir de la síntesis de la materia orgánica afluente (van Haandel y Marais, 1999) y está comprendido por complejas comunidades de microorganismos como bacterias, hongos y protozoarios (Yuan y Blackhall, 2002). Asimismo, dependiendo de las condiciones operacionales, pueden presentarse organismos más complejos como los rotíferos (van Haandel y van der Lubbe, 2007). La fracción activa es la encargada realmente de la conversión del sustrato (von Sperling, 2007). Lodo Inactivo: El lodo inactivo está compuesto por la materia orgánica no biodegradable y se subdivide en dos fracciones: (1) lodo inerte y (2) residuo endógeno. El lodo inerte es generado 13 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle por la acumulación de la materia orgánica particulada no biodegradable presente en el afluente, mientras que el residuo endógeno se origina por el decaimiento del lodo activo (van Haandel y Marais, 1999). 3.2.5. Características de sedimentabilidad de los sólidos en el sistema de lodos activados Las características de sedimentabilidad de lo sólidos en el sistema de lodos activados, pueden ser establecidas a partir del Índice Volumétrico de Lodos (IVL), Índice Volumétrico de Lodos Diluido (IVLD) y Velocidad de Sedimentación Zonal (VSZ). Índice Volumétrico de Lodos (IVL) El Índice Volumétrico de Lodos (IVL) es el test de sedimentabilidad de lodos más conocido y aplicado (Mohlman, 1934; citado por van Haandel y Marais, 1999). Se determina permitiendo la sedimentación de un litro de lodo activado en una probeta graduada del mismo volumen, durante un periodo determinado, generalmente de 30 minutos (Romero, 2000). Matemáticamente el IVL se puede expresar como sigue (Droste, 1997): IVL y Xt 1000 mg.g 1 Ecuación 3.5 Donde: IVL y Xt : : : Índice Volumétrico de Lodos (mL.g-1) Volumen asentado de lodo (mL.L-1) Contenido de sólidos en el licor mixto (mgSSTLM.L-1) El IVL indica la asentabilidad de los lodos, en otras palabras, la capacidad de separación de la biomasa. Algunos autores consideran un IVL entre 50 mL.g-1 y 150 mL.g-1 como indicador de un lodo de buena sedimentabilidad, mientras que otros consideran adecuado un valor ≤ 50 mL.g-1 y poco conveniente un valor mayor de 150 mL.g-1. En general, el IVL óptimo debe determinarse para cada sistema de tratamiento en particular pues es función de la carga de sólidos sobre el sedimentador, el agua residual y el proceso usado en cada caso (Romero, 2000). Diversos autores han asociado los altos valores de IVL con la presencia del fenómeno conocido como bulking (estado del lodo donde la velocidad de sedimentación es baja y su compresibilidad es pobre), el cual es ocasionado frecuentemente por microorganismos de tipo filamentoso (Hossain, 2004; Rossle et al., 2009). 14 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Existen muchos factores que afectan el IVL y se deben principalmente a condiciones operacionales como la relación Alimento / Microorganismos (A/M) y el Tiempo de Retención Celular (TRC). Altas cargas orgánicas fomentan la producción de microorganismos de altos requerimientos energéticos, y generan flujo disperso de baja floculación. De este modo, altas relaciones A/M no favorecen la sedimentación (Orozco, 2005). Bye y Dold (1998) citado por Rossle y Pretorius (2009) establecieron la interferencia de la concentración del lodo como la principal limitación del ensayo de IVL, por lo tanto se hace necesario la implementación de otros variables como el IVL diluido para eliminar dicha interferencia (van Haandel y van der Lubbe, 2007). La Figura 3-4 presenta la curva asociada a la interferencia de la concentración de sólidos en la determinación del IVL. Figura 3-4 Representación gráfica de la relación entre la concentración del lodo, el IVL y el volumen asentado del lodo FUENTE: Orozco (2005) y Ramalho (1996) Índice Volumétrico de Lodos Diluido (IVLD) Stobbe (1964) citado por van Haandel y van der Lubbe (2007) desarrolló el índice volumétrico de lodo diluido (IVLD), el cual se basa en la presunción de que cuando el volumen de lodo después de sedimentado es menor que el 25% del volumen inicial, el IVL calculado es prácticamente constante y no depende de la concentración inicial del lodo. En la Tabla 3-2 se registran los valores típicos tanto para el IVL como para el IVLD. 15 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Tabla 3-2 Rangos y valores típicos de IVL, IVLD Valores para el Índice Volumétrico de Lodos (mL.g-1) Sedimentabilidad Optima Buena Media Pobre Muy Pobre IVL IVLD Rango 0-50 50-100 100-200 200-300 300-400 Típico 45 75 150 250 350 Rango 0-45 45-95 95-165 165-215 215-305 Típico 40 70 130 190 260 FUENTE: von Sperling (2001) Velocidad de Sedimentación Zonal (VSZ) La sedimentación zonal se presenta en sedimentadores con lodos activos con concentraciones que exceden los 500 mg.L-1 (Ramalho, 1996), donde las partículas que conforman el lodo se encuentran a distancias tan reducidas que se adhieren entre sí y sedimentan masivamente, conformando una clara superficie de separación entre los flocs y el líquido sobrenadante (Oliva et al., 2008). La sedimentación zonal puede ser determinada en un equipo de sedimentación desarrollado por White (1975) citado por van Haandel y Marais (1999). El equipo consiste en un cilindro vertical transparente en la cual se dispone una suspensión de lodo activo. El lodo es agitado suavemente con un agitador vertical unido a un eje central accionado por un motor de baja revolución (van Haandel y Marais, 1999). En la Figura 3-5 se observa la representación gráfica del equipo y una curva típica de la interface lodo-sobrenadante. Figura 3-5 Esquema de White y la curva típica asociada para la determinación de la VSZ FUENTE: Adaptado de van Haandel y Marais (1999) 16 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle El comportamiento típico de la sedimentación en el equipo de VSZ, se describe a continuación: Algunos minutos después de dispuesto el lodo, se forma una interfase definida que separa la fase líquida o sobrenadante del lodo en sedimentación ubicado en la fracción inferior. En la región situada debajo de la interface sobrenadante-sólidos en suspensión, las partículas de lodo sedimentan en la misma proporción, por lo que la interfase también es desplazada en esta misma proporción. Simultáneamente, en el fondo del cilindro se acumula lodo con alta concentración. Con el tiempo, cada vez más una mayor parte del lodo en suspensión pasa a ser parte de este lodo concentrado (van Haandel y Marais, 1999). En determinado momento, la interfase alcanza el lodo concentrado del fondo. Cuando la interfase se aproxima al lodo concentrado, la velocidad de desplazamiento de la interfase comienza a decrecer gradualmente (Ekama et al., 1986) debido a la viscosidad y la densidad de la suspensión (Ramalho, 1996). Los modelos más conocidos para relacionar la VSZ y la concentración del lodo son los desarrollados por Vesilind (1968) y por Dick (1972) citados por van Haandel y van der Lubbe (2007) y se pueden expresar matemáticamente como se muestra en la Ecuaciones 3.6 y 3.7: Ecuación de Vesilind: VSZ v0 e k *X t Ecuación3.6 Ecuación de Dick: VSZ V0 X t K Ecuación 3.7 Donde: VSZ X vo, Vo y k, K : : : Velocidad de Sedimentación Zonal (m.h-1) Concentración de SST (g.L-1) Constantes de sedimentación zonal (m.h-1 y L.g-1 respectivamente) Aunque el test de velocidad de sedimentación zonal describe adecuadamente el comportamiento de la sedimentabilidad de los lodos, no es de uso frecuente en el control y operación de sistemas de tratamiento, como lo es el ensayo de IVL, esto debido probablemente a que la metodología para su determinación es más laboriosa (Renko, 1998). En la Tabla 3-3 se muestran los coeficientes Vo y K en función de las características de sedimentabilidad del lodo. 17 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Tabla 3-3 Valores de los coeficientes vo y k en función de las caracteristicas de sedimentabilidad Velocidad de Sedimentación (m/h)v= vo*e(-kx) Sedimentabilidad vo (m.h-1) k (m3.kg-1) Optima Buena Media Pobre Muy Pobre 10,0 9,0 8,6 6,2 5,6 0,3 0,4 0,5 0,7 0,7 FUENTE: von Sperling (2001) 3.2.6. Factores que afectan la sedimentabilidad del lodo activado Las condiciones ambientales en las plantas de tratamiento son cambiantes, y factores como el pH, la presencia de surfactantes, sulfuros y posibles condiciones anaerobias, además de las variaciones de la temperatura, pueden alterar la estabilidad del floc (Seka y Verstraete, 2003; Wilén et al., 2008). Por otra parte, los flocs se pueden desintegrar debido a las fuerzas cortantes que pueden ocurrir durante operaciones como la aireación o el bombeo (Wilen et al., 2008) conllevando al incremento del número de pequeños flocs y microorganismos dispersos en el efluente (Wilen et al., 2000; Wilen et al., 2003) Temperatura: las variaciones de este parámetro tienen marcados efectos sobre las características microbiológicas y fisicoquímicas de la biomasa en sistemas de tratamiento biológico (Makinia et al., 2005 citado por Rossle et al., 2009), sin embargo estos efectos son opuestos entre sí (Gerardi, 2002). Lo anterior es debido a que por una parte, un incremento en la temperatura conlleva a un mejoramiento de la sedimentabilidad de los flocs debido a que la viscosidad y la densidad del agua disminuyen y por otra parte, bajo estas condiciones también hay un aumento en la actividad microbiológica y de las secreciones propias de los microorganismos, por lo que los flocs las adsorben conllevando a una disminución en sus propiedades de sedimentabilidad (Rossle et al., 2009). Surfactantes: algunos contaminantes presentes en las aguas residuales pueden afectar negativamente la actividad microbiológica en los sistemas de tratamiento biológico, como es el caso de la presencia de surfactantes. Es bien conocido que los surfactantes pueden cambiar los variables morfológicos del floc, y como consecuencia, disminuyen su habilidad para sedimentar (Liwarska- Bizukojc y Bizukojc 2006). Así mismo, los surfactantes afectan adversamente la eficiencia del sistema de lodos activados, debido a que debilitan las partículas del floc, conllevando a la sálida de pequeños flocs en el efluente, tal como sucede cuando se tiene excesiva turbulencia en el sistema de aireación (Gerardi, 2002). 18 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Grasas y aceites: Las grasas y aceites en el agua residual se convierten en un factor limitante en el desempeño de sistemas de tratamiento como lodos activados, pues debido a que no son siempre retiradas de manera efectiva en las unidades de sedimentación primaria por su presencia en cantidades considerables en forma de emulsión, provocan la interferencia en la transferencia de oxígeno al interior de las células que conforman la biomasa. (Barba, 2002) 3.3. PRODUCCIÓN DE LODO EN SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS La producción de lodo en sistemas de lodos activados o cualquier proceso de tratamiento biológico es función de las características del sustrato, el TRC y otras consideraciones ambientales como la temperatura en el licor mixto (Droste, 1997). La cantidad de sólidos producidos diariamente y las pérdidas del mismo, en un sistema de lodos activados puede determinarse matemáticamente. Para un tipo de agua residual dada, el valor del rendimiento observado (Yobs) (g SSV producidos/g de sustrato total consumido) varía dependiendo de la forma como se defina el sustrato: DBO5, DQOb (Demanda Química de Oxígeno Biodegradable) o DQO (Metcalf y Eddy, 2003) y se expresa matemáticamente en la ecuación 3.8: PX, SSV Yobs Q S 0 S 1 kg / 10 3 g Ecuación 3.8 Donde: PX,SSV Yobs S0 S : : : : Producción neta diaria de lodo activo Rendimiento observado, g SSV producidos/g de substrato reducido Concentración del afluente, mg/l Concentración del efluente, mg/l. 3.4. DINÁMICA DE LOS SÓLIDOS EN EL SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS Los sólidos están presentes en la conducción y los tanques que conforman la planta de tratamiento. Un buen recurso para la estimación de la producción de sólidos es la determinación de un balance de masa en el proceso de tratamiento. El balance debe considerar los constituyentes claves como caudal, SST y DBO5. (WEF, 2003). La Figura 3-6 muestra el diagrama de flujo del sistema de lodos activados bajo la modalidad de estabilización por contacto. 19 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 3-6 Diagrama de flujo del sistema de lodos activados bajo la modalidad de estabilización por contacto FUENTE: Ramalho (1996) Análogamente la dinámica de los sólidos a través de cada una de las unidades de tratamiento es similar al movimiento de dinero en un banco, donde se controlan las entradas y salidas de dinero, como también lo que permanece dentro de él, este conocimiento de la cantidad y la situación de inventario es fundamente al para halla una operación exitosa facilitando entre otros aspectos la implementación de soluciones tecnológicas para su adecuado manejo, incorporando el análisis costo beneficio, puesto que estas operaciones pueden representar cerca del 60 % de los costos de operación (FCMNRC,2004). 3.5. EXPERIENCIAS EN LA EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS EN SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS Son comunes los inconvenientes presentados en la operación de sistemas de Lodos Activados, asociados tanto a las características fisicoquímicas y de sedimentabilidad de los sólidos como a la producción de los mismos (Schultz et al., 1982). Teniendo en cuenta lo anterior, se han desarrollado una variedad de técnicas y metodologías, prácticas y teóricas para describir la calidad y las características de los sólidos en sistemas de lodos activados pues son un factor determinante en la eficiencia del tratamiento. Schultz et al. (1982) evaluaron la producción de lodo para 16 sistemas de tratamiento de LA bajo diferentes modalidades, tratando aguas residuales domésticas y comerciales sin clarificación primaria ubicadas en cuatro estados de EEUU. Dos de los sistemas evaluados presentaron en su afluente, vertimientos de tipo industrial. En la determinación de la producción de lodos tuvieron en cuenta los sólidos propios del afluente y las variaciones de lodo en el sistema de tratamiento biológico como tal, obteniendo un coeficiente de producción promedio de 0.86 kg SST/DBOred, donde el 10% fue descargado en el efluente. Los autores mostraron la importancia de mantener un adecuado manejo y seguimiento de los sólidos generados en el sistema para lograr un efluente de alta calidad, recalcando que bajo esta modalidad de tratamiento, la dinámica de los sólidos difiere de 20 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle lo esperado teóricamente, obteniéndose mayor producción de lodo por la inclusión de los sólidos primarios al tanque de aireación. Chudoba y Tucek (1985) corroboraron las predicciones observadas por Shultz et al. (1982) en cuanto a la producción de sólidos en SLA sin clarificación primaria. Los autores resaltaron que bajo estas condiciones de operación, el agua residual afluente estaba comprendida por sólidos suspendidos “primarios” y por ende, estos se encuentran igualmente presentes en el licor mixto del tanque de aireación junto con la biomasa producto del proceso biológico. Para describir este comportamiento, establecieron un balance de masa tanto para los sólidos suspendidos primarios como para la biomasa, a través de ecuaciones que predijeron las cantidades de materia orgánica biodegradable, no biodegradable y sólidos minerales bajo cualquier TRC. Mediante dos ejemplos mostraron entre otros aspectos, que los denominados sólidos “primarios” corresponden entre el 50 al 70% del total de sólidos presentes en un SLA que no cuentan con una etapa de sedimentación inicial. Vanderhasselt y Vanrolleghem (2000) desarrollaron un método para optimizar la estimación de las constantes de Vesilind mediante un ensayo de sedimentación simple (batch), que fuera valido para la descripción de la sedimentabilidad hasta la fase de compresión y no solo a la comprendida por la sedimentación zonal. De esta manera, compararon la ecuación de Vesilind con la función de Cho, mostrando que a pesar de que las dos funciones presentaron resultados similares, la de Cho fue más adecuada para describir la curva de sedimentación completa, mientras que la función de Vesilind fue más adecuada para la determinación de la velocidad de sedimentación zonal propiamente. Zhang et al. (2006) desarrollaron y validaron experimentalmente un modelo para la descripción de los procesos de sedimentación por compresión de los lodos activados provenientes de la Planta de tratamiento de Lodos Activados tipo convencional en Chongquing, China, mediante ensayos de sedimentación simple (batch). A través del modelo, dedujeron una ecuación para la determinación teórica del punto crítico cuando inicia la fase de sedimentación por compresión, además de una nueva función de velocidad para este tipo de sedimentación. Los autores anotan que es posible relacionar adecuadamente la función de Vesilind con el comportamiento de este tipo de sedimentación. Mesquita et al. (2008) determinaron las características de sedimentabilidad de ocho muestras de lodo de una planta de Lodos Activados a través de ensayos de IVL junto con las características microbiológicas del lodo haciendo uso de imágenes digitalizadas. Entre los principales resultados obtenidos fueron la fuerte correlación entre valores altos de IVL y la presencia de organismos filamentosos en el lodo. Rodríguez y Rodríguez (2008) evaluaron a escala de laboratorio la viabilidad técnica de aplicación del SLAEC para el tratamiento del efluente clarificado de la PTAR-C. El análisis del desempeño del sistema estableció que con condiciones operacionales de TRHnominal en un rango de 1 a 2h en el RC, TRH de 4,9 a 9,6 en el RE con COV promedio de 0,33 a 0,65 kg DBO 5.(m3.d)-1 se obtuvieron eficiencias de reducción en DBO5, DQO y SST superiores al 80%. 21 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Paz (2008) realizó la determinación de las constantes cinéticas en un SLAEC a escala piloto para el tratamiento del efluente clarificado de la PTAR-C, entre los principales resultados encontró que la velocidad especifica de crecimiento de los microorganismos disminuye cuando se tiene un sustrato de bajas concentraciones (<500 mg. L-1 para DQO, DBO5 y SST). Sin embargo, el autor anota que la disminución en la tasas de rendimiento y crecimiento celular indican que la cinética de degradación biológica varia en cada proceso de acuerdo a su comportamiento y no determina que un sistema sea mas eficiente que otro. 3.5.1. Consideraciones Finales La producción de sólidos y sus características fisicoquímicas y de sedimentabilidad en un sistema de Lodos Activados es un factor indispensable a tener en cuenta en el cumplimiento de los objetivos del tratamiento biológico, específicamente en lo relacionado con la eficiente separación sólido-líquido que permita una óptima calidad del efluente. De acuerdo con lo anterior, la determinación de la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC constituye un aporte a las investigaciones relacionadas con este sistema de tratamiento así como una herramienta para la validación de la modalidad objeto de estudio cuando no cuenta con esta etapa de tratamiento primario. 22 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 4. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1. LOCALIZACIÓN La determinación de la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un sistema de Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto (SLAEC), se llevó a cabo en la Planta Piloto perteneciente a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Cañaveralejo, PTAR-C, la cual se encuentra ubicada al Nororiente de la ciudad de Santiago de Cali, en el barrio Petecuy. El desarrollo de las actividades experimentales se llevaron a cabo en el área de investigación ubicada en el edificio de sopladores, espacio asignado dentro del marco del proyecto “Estudio preliminar del tratamiento secundario en un sistema de Lodos Activados bajo la modalidad de Estabilización por Contacto sin Clarificación Primaria” mediante convenio entre la Universidad del Valle y las Empresas Municipales de Cali, EMCALI EICE ESP. 4.2. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA PILOTO BAJO LA MODALIDAD DE ESTABILIZACIÓN POR CONTACTO DE LA PTAR-C El presente estudio se llevó a cabo en la Planta Piloto de la PTAR-C, alimentada con una fracción del agua residual que llega a la PTAR Cañaveralejo. La planta piloto es un sistema compacto, diseñado para evaluar el proceso de lodos activados (ver Figura 4-1) en diferentes modalidades de operación. Figura 4-1 Planta de Lodos Activados a escala Piloto 23 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle La planta piloto cuenta con dos desarenadores en paralelo de igual dimensión que se muestran en la Figura 4-2, los cuales de acuerdo con las necesidades de tratamiento pueden trabajar individual o simultáneamente. Estas dos unidades cuentan cada una con válvulas de purga y toma de muestra. Figura 4-2 Desarenadores Planta piloto Luego de los desarenadores se tiene una unidad de clarificación primaria (ver Figura 4-3). Figura 4-3 Sedimentador Primario de la planta piloto Las características de la planta piloto varían de acuerdo con la modalidad que se desee estudiar, en el caso de la modalidad de estabilización por contacto, el tanque de aireación se divide en dos partes por medio de una pantalla removible, que da lugar al reactor de contacto y al tanque de estabilización (ver Figura 4-4 y 4-5). Finalmente se cuenta con una unidad de sedimentación secundaria de forma rectangular (Figura 4-6) que se caracteriza por contar con dos pantallas, la pantalla “A” tiene el objetivo de mejorar la distribución del flujo facilitando la disminución de la velocidad de flujo mejorando la sedimentabilidad del licor mixto, mientras que la pantalla “B” permite que el almacenamiento principal del lodo sedimentado se realice en la primera sección de toda la 24 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle unidad, mientras que el lodo de pobres características de sedimentabilidad pasa por encima de éste almacenándose en el compartimiento siguiente, denominado cámara 2-4. Igualmente, el sedimentador secundario cuenta con una serie de flautas ubicadas en su fondo y distribuidas longitudinalmente las cuales facilitan la succión y el bombeo del lodo sedimentado conocido como lodo de recirculación hacia el reactor de Estabilización, este se realiza principalmente con el lodo almacenado en la primera sección. Figura 4-4 Reactor de contacto de la planta piloto Figura 4-5 Reactor de Estabilización y sus difusores de burbuja fina de la planta piloto 25 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 4-6 Sedimentador Secundario de la planta piloto Las características de la unidad experimental están consignadas en la Tabla 4-1. Tabla 4-1 Características de la Planta Piloto Especificaciones Unidades Desarenador Longitud Altura Ancho Pendiente Volumen m m m % m3 1,2 2,2 1,3 5 0,88 Clarificador Primario 2,15 2,2 0,9 7 3,6 Sedimentador Secundario 3,7 1,9 0,9 7,5 5,43 RC RE 1,66 2,3 0,77 2,19 2,8 2,3 0,77 4,53 El proceso de tratamiento biológico inició en el Reactor de contacto (RC), donde el agua residual con o sin clarificación primaria entró en contacto con el lodo activo, resultando lo que se denomina licor mixto. La mezcla del licor mixto en esta primera unidad fue promovida por dos difusores de burbuja fina, los cuales permitieron además, mantener la concentración de oxígeno entre 1 y 3 mg.L-1. Una vez ocurrió el contacto inicial del agua residual con el lodo activo en RC, el licor mixto fue enviado al sedimentador secundario, que permitió la separación de los sólidos donde una fracción de estos fue enviada Reactor de Estabilización (RE) mientras que la fracción restante fue purgada del sistema. La fase liquida constituyó el efluente del sistema (ART). En el RE se llevó a cabo la asimilación de la materia orgánica por parte de los microorganismos, completando la fase del tratamiento. El licor mixto de este reactor fue conducido por una tubería dispuesta en la parte superior hacia el Reactor de Contacto. En la Figura 4-7 se muestra un esquema de la configuración de la planta piloto en la modalidad de estabilización por contacto. 26 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 4-7 Configuración planta piloto en la modalidad de estabilización por contacto 4.3. OPERACIÓN Y SEGUIMIENTO DEL SLAEC El sistema fue operado de acuerdo con las condiciones presentadas en la Tabla 4-2, las cuales fueron obtenidas de estudios previos (UNIVALLE-EMCALI, 2005 y UNIVALLE-EMCALI, 2008) en donde se seleccionaron las condiciones más favorables para promover la eficiencia del tratamiento biológico en un SLAEC. El estudio se llevó a cabo durante un periodo de 183 días, y se dividió en dos fases, las cuales tuvieron como variable la presencia o ausencia de la clarificación primaria. c Caudal ARA (d) (L.s-1) 6 0.72 Tabla 4-2 Condiciones Operacionales del Sistema TRH (h) Caudal de REC Total RC Tratamiento (%) (L.s-1) Preliminar y Neto Nominal Primario 2.06 40 0.29 0.84 0.60 (Vútil= 5.4m3) RE Sedimentador Secundario 4.30 2.10 RC: Reactor de contacto ARA: Agua Residual Afluente RE: Reactor de estabilización Neto: Sin recirculación o TRHneto. El cálculo del TRH contempla solo el caudal afluente (V/ Q) Nominal: Con recirculación o TRHnominal. El cálculo del TRH contempla el caudal afluente y recirculación de lodo (V/ (Q + %R x Q) 27 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Para el seguimiento y control del sistema se tomaron muestras puntuales de agua residual y de licor mixto, las cuales se recolectaron en horas de la mañana entre las 8:30 y 10:00 a.m.; los puntos de muestreo fueron: Agua Residual Afluente “ARA”: corresponde al agua residual desarenada Agua Residual Tratada “ART”: hace referencia al agua residual, efluente del sedimentador secundario. Licor mixto reactor de contacto “RC” Licor mixto reactor de estabilización “RE” Recirculación “REC”: es el lodo recirculado del sedimentador secundario que se almacena en la parte inicial del mismo. En la Figura 4-8, se muestra de manera general los puntos de toma de muestra del AR, del licor mixto en RC y RE además de los sólidos generados en el proceso de tratamiento. Figura 4-8 Puntos de Muestreo en la planta piloto Para el seguimiento de la producción y calidad del lodo se establecieron en el sedimentador secundario puntos de muestreo los cuales se identificaron como y se esquematizan en la Figura 4-9: 28 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 4-9 Puntos de Muestreo en el Sedimentador secundario Purga principal “Ppal”: correspondió a los sólidos sedimentados entre el canal de entrada y la pantalla “B”, en este punto estaban conectadas tres válvulas: R1, R2 y R3, que se manipulaban de acuerdo con los requerimientos de volumen de purga. Purga cámara 2-4 “P2-4”: corresponde a los sólidos acumulados en el fondo del sedimentador entre la pantalla “B” y canal de salida. El punto llamado “Flotante”: representó los sólidos de mala calidad que no tuvieron la capacidad de sedimentar y se acumularon entre la pantalla A y B. El punto denominado “Espuma” correspondió a los sólidos que se encontraron en la superficie del sedimentador entre la pantalla A y la canaleta de entrada. Al implementar la fase con clarificación primaria se estableció un nuevo punto de muestreo, denominado agua residual clarificada “ARC”: que correspondió al efluente del clarificador primario. 4.3.1. Variables de Control El seguimiento del comportamiento del sistema se realizó a través de la medición de las variables fisicoquímicas en el AR y el licor mixto ylos sólidos o lodo en los diferentes puntos de muestreo como se muestra en la Tabla 4-4. Estos análisis se llevaron a cabo de acuerdo con las metodologías descritas por APHA; AWWA y WEF (2005). Paralelo a las actividades de caracterización, se realizó un registro diario de la cantidad de lodo de purga en el sistema. 29 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Parámetro pH OD Tabla 4-3 Variables de medición fisicoquímicas. Licor Purga ARAMixto REC ARC-ART RE-RC Principal 2-4 Flotante Sólidos SST SSV X X X X DQO Total X DQO Filtrada X* X X X X X X X X X X X X X X X X X Método Frecuencia Potenciométrico Potenciométrico Diario Diario Diario Diario Gravimétrico Digestión y colorimétrico Digestión y colorimétrico Diario Diario * ARA Fase1 y ARC Fase 2 4.3.2. Evaluación del lodo de purga generado La cantidad de lodo generado en el SLAEC se estimó a través del coeficiente de producción de lodos (Px) el cual relaciona la carga de lodo producido con la carga de DQO eliminada. Este coeficiente se calculó aplicando la siguiente ecuación (van Haandel y van der Lubbe, 2007): Px Carga Carga lodo purgado Ecuación 4.1 DQOeliminada Donde Px: coeficiente de producción de lodo (kgSST.(kgDQO eliminada)-1) La carga de lodo purgado se estimó teniendo en cuenta el volumen y la concentración de los sólidos retirados diariamente del sedimentador secundario en los puntos Ppal y P2-4 y en Espuma y Flotante cuando fue necesario. La suma del aporte en carga de cada uno de los puntos anteriormente mencionados correspondió a la carga total del lodo generado, la Ecuación 4.2 corresponde al cálculo para la producción de cada punto de interés. Ct Q wi .X Vwi 10 6 Ecuación 4.2 30 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Donde: Ct: Carga total diaria de lodo (kg ST.d-1) Qwi: Volumen diario de purga en cada punto (L.d-1) XV wi: ST en el lodo purgado en cada punto (mg.L-1) La carga de DQO eliminada se calculó aplicando la Ecuación 4-3. Carga DQOeliminada Qe (So Se) 10 Ecuación 4.3 6 Donde: Carga DQOremovida (kgDQO.d-1) Qe: caudal efluente (L.d-1) So: DQO del AR (mgDQO.L-1) Se: DQO del efluente (mgDQO.L-1) 4.3.3. Calidad La calidad del lodo generado se determinó en función de la concentración de sólidos (SST y SSV) y las características de sedimentabilidad (IVL y VSZ). Las variables de evaluación y el método se registran en las Tablas 4-4 y 4-5. Parámetro IVL IVLD VSZ ARAARCART Tabla 4-4 Variables de sedimentabilidad del lodo Licor Purga Mixto REC Método Frecuencia Principal 2-4 Flotante RE-RC X Volumétrico Diario X Volumétrico Diario X Volumétrico 2 x semana 4.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS Para el análisis de la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC a partir de la medición de los variables anteriormente mencionados, se hizo uso de herramientas de la estadística descriptiva y el uso de paquetes estadísticos como Microsoft Excel y 31 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Minitab 15.0®, los cuales permitieron el cálculo de estadígrafos y la realización de graficas así como la construcción de diagramas de cajas y alambres o Boxplot. 32 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El presente estudio se llevó a cabo durante un periodo de 183 días; de los cuales, 114 días correspondieron a la evaluación del SLAEC sin clarificación primaria (Fase 1) y los 69 días restantes correspondieron a la evaluación del sistema cuando esta etapa de tratamiento fue implementada (Fase 2), donde se realizó la determinación de la calidad del AR afluente al SLAEC, la evaluación de las condiciones operacionales y el desempeño del sistema se realizó bajo condiciones estables de operación. 5.1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL La caracterización del agua residual afluente desarenada (ARA) se realizó en las dos fases de operación. De acuerdo con la Figura 5-1(a), se observa que el ARA, presentó un valor promedio de DQO de 251 ± 99 mg.L-1 cuando se evaluó el sistema en la Fase 1, mientras que durante la evaluación de la Fase 2, registró un valor medio de 241 ± 81 mg.L-1. De igual manera, se determinó la calidad del ARA en cuanto al contenido de SST (Ver Figura 5-1-b) los cuales se mantuvieron en un promedio de 98 ± 28 y 102 ± 42 mg.L-1 para las dos fases evaluadas. (a) (b) 600 250 500 200 SST (mg.L-1) DQO (mg.L-1) 400 300 150 100 200 50 100 0 FASE 1 0 FASE 2 FASE 1 FASE 2 Figura 5-1 Comportamiento de la concentración de DQO y SST en el ARA (Fase 1 y Fase 2) Al observar el comportamiento diario del ARA se aprecia que las características del agua residual en las dos fases evaluadas no presentaron una variabilidad significativa, como se ilustra en la Figura 52, indicando que el presente estudio se realizó bajo condiciones similares de calidad del agua. De este modo, se identifica que el ARA se ubicó dentro del rango que caracteriza su calidad fisicoquímica bajo los variables de DQO y SST como diluida, debido a que se encuentran por debajo de los 400 y 220 mg.L-1 respectivamente según la clasificación propuesta por Metcalf y Eddy, (2003) y otros autores. 33 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Adicionalmente, fue posible identificar eventos en los cuales se presentaron valores atípicos mínimos y máximos en la concentración del AR afluente al sistema, los cuales no fueron proporcionales entre sí en el periodo de ocurrencia; es decir, un incremento acentuado de la DQO no conllevó a un aumento de los SST, incremento ocasionado posiblemente por la presencia de compuestos orgánicos solubles. Cabe anotar que estas variaciones de concentración, pueden ser un factor que incide en el comportamiento del agua residual domestica proveniente de alcantarillados combinados, susceptibles a la alteración de su calidad por vertimientos con diversa calidad fisicoquímica. Figura 5-2. Comportamiento diario DQO y SST en el ARA (Fase 1 y Fase 2) 5.2. EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES OPERACIONALES Se realizó la evaluación del SLAEC bajo condiciones estables y se garantizaron valores de TRC: 6d, R: 40%, TRHneto: 0,84h en RC y 4,3h en RE, cuyo comportamiento se describe a continuación: 5.2.1. Tiempo de retención celular (TRC) El comportamiento estadístico del TRC en el sistema se muestra en la Figura 5-3, el cual presentó un promedio de 6,6 ± 3,1 d para la Fase 1 mientras que para la Fase 2 este correspondió a 5,3 ± 1,1 d. La variación del TRC durante la Fase 1 presentó una cantidad considerable de datos atípicos, que en su mayoría se encontraron por encima de 9d y que posiblemente pudieron influir en las condiciones ecológicas del sistema. Estos valores altos de TRC (> 9 d) pudieron promover que las 34 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle condiciones de abundancia de sustrato pasen a condiciones de escasez originando mayor competencia entre los microorganismos por el sustrato disponible. Bajo este escenario, según lo reportado en la literatura (Bisogni y Lawrence, 1971), los microorganismos predominantes tienen que adaptarse a estas condiciones prevaleciendo aquellos de característica filamentosa de mayor densidad en la biomasa del sistema, sin embargo para las condiciones en las que se realizó este estudio (Fase 1), se descartan eventos en la operación del sistema donde se hallan propiciado condiciones de inanición extrema, que pudiera favorecer el predominio de un estado de respiración endógena y así provocar la aparición de solidos dispersos de bajas características de sedimentabilidad. El mantener en promedio un TRC entre 5 y 7 d que estuvo acorde con lo establecido como condición operacional (6d) favoreció un adecuado consumo de oxígeno y de producción de biomasa en las dos fases evaluadas de acuerdo con lo reportado por van Haandel y Marais, (1999). 20 TRC (d) 15 10 5 0 FASE 1 FASE 2 Figura 5-3 Comportamiento del TRC en las Fases evaluadas 5.2.2. Carga orgánica volumétrica (COV) y Relación alimento microorganismos (A/M) Como se muestra en la Figura 5-4, la carga orgánica por unidad de volumen que fue susceptible de ser absorbida por la biomasa en el reactor de contacto y posteriormente utilizada en el reactor de estabilización para la producción de nuevo material celular, se encontró por encima de los valores típicos para la modalidad de estabilización por contacto los cuales según la literatura varían entre 1 y 1,3 kg DBO5.(m3.d)-1 (Benefield y Randall, 1980; Metcalf y Eddy, 2003) indicando de manera preliminar una posible sobrecarga del sistema. 35 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Lo anterior se corroboró al evaluar la relación A/M, donde en la segunda fase evaluada esta variable se ubicó dentro del rango típico para un SLAEC (0,1 – 0,6 kg DBO5. (kg SSV.d)-1) contrario a lo observado en la Fase 1, evidenciando la posibilidad de que cuando hubo ausencia de la clarificación primaria del AR afluente, el sistema se vio forzado en asimilar el exceso de carga afluente si se tiene en cuenta que esta variable representa la cantidad de sustrato por unidad de biomasa en el sistema. El encontrar en la Fase 1 un valor de A/M superior al rango típico establecido para la modalidad de estabilización por contacto, se convierte en un aspecto de gran importancia, puesto que cuando la relación A/M es alta (> 0,6 kg DBO5. (kg SSV.d)-1), se favorecen las condiciones para que los microorganismos entren en la fase de crecimiento exponencial y como existe un exceso de alimento, se promueve que las reacciones metabólicas ocurran a una tasa máxima conllevando a reducciones significativas de DBO5. Sin embargo, bajo esas condiciones, los microorganismos no se aglomeran formando un floc compacto sino disperso, con malas características de sedimentación que lo hacen no apto para ser recirculado al tanque de aireación. Además, como el alimento se encuentra en exceso, no todo el material orgánico es utilizado y la fracción remanente puede escapar en el efluente como anota Gray, (2004). Otro aspecto importante de mantener relaciones A/M elevadas radica en la microfauna del sistema, ya que según Ramalho, (1996), pueden favorecer la aparición de microorganismos de naturaleza filamentosa. (b) 4 3 3 A/M (kg DBO5.(kg SSV)-1) COV (kg DBO5.(m3.d)-1) (a) 4 2 1 0 FASE 1 2 1 0 FASE 2 FASE 1 Figura 5-4 Comportamiento de la COV y A/M FASE 2 5.2.3. Factor de distribución de lodos (α) Este factor representa la distribución de la biomasa presente en RC con respecto a la biomasa total del sistema; como se observa en la Figura 5-5, en ambas fases presentaron valores similares, los cuales fueron de 0.18 ± 0,06 y 0.15 ± 0,04 para la Fase 1 y 2 respectivamente, indicando que la cantidad de biomasa que se encontró en RE fue mayor que la de RC, favoreciendo que se lleven a cabo los procesos de asimilación de la materia orgánica y evidenciando que se obtuvo un flujo adecuado de los sólidos con respecto a la entrada y salida del licor mixto en RC. Cabe anotar que de 36 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle acuerdo con los valores recomendados por Sarioglu et al. (2003) estos valores se encuentran por debajo de 0.3 resultando favorable y afirmando que el sistema se comporta en la modalidad de estabilización por contacto. 0,5 Factor a 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 FASE 1 FASE 2 Figura 5-5 Comportamiento del Factor de distribución de sólidos (Factor α) 5.3. COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA Durante la evaluación de la influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC, el control del proceso de tratamiento se llevó a cabo a través de la medición de diferentes variables fisicoquímicos mediante los cuales se determinó el desempeño del sistema bajo la modalidad estudiada en cada una de las fases evaluadas. 5.3.1. Comportamiento del pH En la Figura 5-7 se muestra el comportamiento del pH en todas las etapas del tratamiento, donde se observa que se mantuvo dentro del rango recomendado para el tratamiento biológico de 6,5 a 9 unidades (Spellman, 2011), aunque se presentaron valores inferiores a este rango, que se pueden atribuir a la presencia de sustancias específicas en el agua residual afluente producto de descargas industriales u otras de tipo no doméstico que contribuyeron con un aumento en la acidez (WEF, 2008); estos valores no fueron tan bajos que puedan inhibir la actividad microbiológica o el consumo de oxigeno de los microorganismos, como ocurre cuando esta variable se encuentra entre 3 y 5 unidades, según lo reportan Paterson, (1970) y Talbot, (1970) citados por Hernández, (1992). No se observó una diferencia entre las dos fases evaluadas para este parámetro, Además en el caso del pH en RC y RE, su rango de variación del pH se ubicó dentro del rango típico para el licor mixto en un sistema de lodos activados, por lo que las variaciones poco pronunciadas dentro de este rango, no afectaron de manera significativa su desempeño como anotan Turovskiy y Mathai, (2006). 37 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle (b) 9 8 8 pH (Unidades) pH (Unidades) (a) 9 7 6 5 4 7 6 5 ARA RC RE 4 ART ARA ARC RC RE ART Figura 5-6 Comportamiento del pH para Fase 1 y Fase 2 El leve aumento evidenciado en el pH del ART en ambas fases evaluadas frente a lo observado en ARA y ARC, pudo estar asociado a la liberación de enzimas extracelulares por los microorganismos que conforman el lodo activado, pues como anotan autores como Ghanizadeh y Sarrafpour, (2001), éstas producen cambios en el estado isoeléctrico del medio acuoso hacia el rango alcalino. 5.3.2. Comportamiento del Oxígeno disuelto La Figura 5-7 muestra las concentraciones de OD tanto en el RC como en el RE para la Fase 1, las cuales variaron entre 3,2 ±1,1 y 3,0 ± 1,0 mg.L-1 respectivamente. Lo anterior muestra que el sistema fue operado con una concentración de OD superior al requerido para el tratamiento biológico de (>2 mg.L-1) (Metcalf y Eddy, 2003). Situación similar se observó en el comportamiento de esta variable en la segunda fase evaluada como se ilustra en la Figura 5-8. En términos generales, se puede decir que en las dos fases evaluadas los microorganismos contaron con una concentración de OD suficiente para ser aprovechado en sus procesos metabólicos, garantizando además las condiciones en cuanto a esta variable para una eficiente reducción de la materia orgánica biodegradable en el AR afluente al SLAEC 38 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 7 6 OD (mg.L-1) 5 4 3 2 1 0 RC RE Figura 5-7 Comportamiento del OD en la Fase 1 7 6 OD (mg.L-1) 5 4 3 2 1 0 RC RE Figura 5-8 Comportamiento del OD en la Fase 2 5.3.3. Comportamiento de la DQO y SST en el AR desarenada (ARA), AR clarificada (ARC) y AR tratada (ART) El comportamiento de la DQO para el AR afluente al SLAEC para la Fase 1 correspondió al tipo de AR diluida según lo reportado en la literatura como se mencionó anteriormente. Respecto al ART, esta variable presentó un comportamiento relativamente estable como se observa en la Figura 5-9, con un promedio de 49,4 ± 22,5 mg.L-1 que significó en términos de eficiencia de reducción un promedio de 80,3%. 39 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Variable DQO ARA DQO ART 500 80 Porcentaje de Reduccion (%) DQO (mg.L-1) 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 100 600 600 0 25 50 75 100 Dia de Operación (d) 0 125 60 40 20 ARA ART 0 DQO Figura 5-9 Comportamiento de la DQO en ARA y ART en la Fase 1 En cuanto al ART, según se observa en la Figura 5-10; la concentración promedio de SST fue de 17,8 ± 12,7 mg.L-1, que significó en términos de eficiencia una reducción promedio del 81,9% en SST. Se evidenció una diferencia significativa en la calidad del ARA para la variable DQO cuando ésta fue sometida a clarificación primaria (ARC). Un análisis detallado de la Figura 5-11 muestra que para el ARC, la concentración de DQO descendió en promedio un 24,9%, equivalente a una concentración promedio de 181 ± 70mg.L-1, lo cual es coherente con lo expuesto por diversos autores que plantean un rango de reducción de esta variable en la etapa de clarificación primaria entre el 25 y el 35% (von Sperling, 2005 citado por Figueiredo, 2009). Además, fue notable una menor variabilidad del AR afluente al SLAEC en la Fase 2 respecto a la Fase 1, aspecto que posiblemente fue ocasionado por la capacidad del clarificador primario en acentuar las variaciones del AR que se presentan en el tiempo promoviendo la estabilidad en el sistema. 40 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 160 160 Variable SST ARA 1 SST ART 1 140 100 140 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 Porcentaje de Reduccion (%) SST (mg.L-1) 80 120 60 40 20 0 0 0 25 ARA 50 75 100 Dia de Operación (d) 0 ART SST Figura 5-10 Comportamiento de los SST en ARA y ART en la Fase 1 Al incluir la clarificación primaria al SLAEC (ver Figura 5-11) la concentración de DQO en el ART registró un promedio de 40,7 ± 15,1mg.L-1, que respecto al ARA, significó en promedio una eficiencia de reducción global del 83,1%. 100 Variable DQO ARA DQO ARC DQO ART 400 400 300 300 200 200 100 100 0 Porcentaje de reduccion (%) DQO (mg.L-1) 80 0 15 30 45 60 Dia de Operación (d) 0 40 20 ARA ARC ART Figura 5-11 Comportamiento de la DQO en ARA, ARC y ART en la Fase 2 41 60 0 DQO Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle El efecto de la inclusión de una etapa de clarificación primaria, sobre las características del AR afluente al SLAEC se observa claramente al analizar la dinámica de los sólidos (Ver Figura 5-12), donde, para la Fase 2 la concentración promedio de SST pasó de 102 ± 46 mg.L-1 en el ARA a 80 ± 17 mg.L-1 en el ARC, presentando una disminución promedio del 21,6% en esta variable. De acuerdo con lo mencionado anteriormente, se identifica que la eficiencia lograda en esta etapa del tratamiento en cuanto a la reducción de SST fue inferior comparado con lo reportado por la literatura, donde se expresa que el porcentaje esperado de eficiencia se encuentra entre el 50 y el 65% de reducción (Guan et al, 2005; Figueiredo, 2009). Es necesario anotar, que las bajas eficiencias de reducción observadas en el clarificador primario pudieron estar asociadas a la configuración del mismo, el cual posiblemente favoreció la aparición de líneas preferenciales de flujo y posibles cortos circuitos, también pudo relacionarse con la calidad del ARA y de la fracción de sólidos sedimentables. Como se muestra en la Figura 5-12; en la Fase 2 la concentración de SST en el efluente registró un promedio de 19,3 ± 10,8 mg.L-1, valor que se tradujo en una eficiencia de reducción promedio con respecto al ARA del 81,0%. 250 250 100 200 80 SST ART SST (mg.L-1) 200 150 150 100 100 50 50 0 0 15 30 45 60 Dia de Operación (d) 75 0 Porcentaje de Reduccion (%) Variable SST ARA SST ARC 60 40 20 ARA ARC ART 0 SST Figura 5-12 Comportamiento de los SST en ARA, ARC y ART en la Fase 2 Aunque la concentración de DQO y SST en el afluente del SLAEC en la Fase 1 (ARA) fue mayor respecto a la obtenida cuando se incluyó la clarificación primaria (ARC), no existieron cambios significativos en las eficiencias de reducción de estos variables. Adicionalmente, la poca variabilidad manifestada en la calidad del ART en la primera fase, indica que el sistema de tratamiento fue capaz 42 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle de soportar las variaciones en la calidad del AR cuando no contó con una etapa de tratamiento primario. Lo anterior indica que la mayor parte de la DQO pudo separarse dentro de un periodo de contacto inicial por adsorción mediante la superficie del floc en el RC aunque no hubo evidencia de que la ausencia de la clarificación primaria aumentara el contenido del material particulado como se observa en la Figura 5-13. Esta última Figura muestra que la relación DQOfiltrada/DQOtotal no reflejó diferencia significativa entre las dos fases evaluadas, registrando valores promedios de 0,67 ± 0,16 para ARA y 0,7 ± 0,1 para ARC, mostrando que la mayor parte del material orgánico presente en el AR afluente al SLAEC fue de tipo soluble. (a) (b) 600 1,0 500 0,8 DQO flt/ DQO total DQO (mg.L-1) 400 300 200 0,4 0,2 100 0 0,6 ARA ARC 0,0 ARA ARC Figura 5-13 Comportamiento de la DQO afluente y la relación DQOfiltrada/DQOtotal, (ARA-Fase 1 y ARC-Fase 2) Los resultados obtenidos en términos de eficiencias de reducción de DQO y SST fueron acorde a lo reportado por la literatura para un tratamiento secundario en ambas fases evaluadas (> 80%). 5.3.4. Comportamiento de los sólidos en el SLAEC La Figura 5-14 ilustra el comportamiento de los SSTLM en el RC para la Fase 1, el cual presentó una concentración promedio de 1754 ± 590 mg.L-1. Así mismo, como se muestra en la Figura 5-15, esta concentración de SSTLM correspondió a 1738± 429 mg.L-1 para la segunda fase evaluada. 43 3500 3500 3000 3000 2500 2500 2000 SST (mg.L-1) SST (mg.L-1) Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 1500 1000 1500 1000 500 0 2000 500 0 20 40 60 80 100 Dias de Operación (d) 120 0 RC 3500 3500 3000 3000 2500 2500 SST (mg.L-1) SST(mg.L-1) Figura 5-14 Comportamiento de los SSTLM en el RC para la Fase 1 2000 1500 2000 1500 1000 1000 500 500 0 0 15 30 45 60 Dias de Operación (d) 75 0 RC Figura 5-15 Comportamiento de los SSTLM en el RC para la Fase 2 Al comparar las concentraciones de sólidos en el RC en ambas fases, no se observaron variaciones significativas, donde el rango en el cual se concentró la mayoría de los datos estuvo comprendido entre 1260 y 2310 mg.L-1 para la Fase 1 y 1350 a 2140 mg.L-1 para la Fase 2. La ausencia de la clarificación primaria no influyó en la concentración de SSV en RC, pues como se observa en la Figura 5-16, la relación SSV/SST fue similar en las dos fases evaluadas registrando un promedio de 0,75. Este valor indica entre otros aspectos, que una gran fracción de los SSTLM en el RC pudo estar representada por microorganismos que favorecieron los procesos de asimilación inicial de los 44 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle compuestos rápidamente biodegradables en el AR adicional a los procesos de adsorción que se presentan en este reactor. (a) (b) 3500 1,0 3000 0,9 0,8 2000 SSV/SST SST (mg.L-1) 2500 1500 0,6 1000 0,5 500 0 0,7 FASE 1 FASE 2 0,4 FASE 1 FASE 2 Figura 5-16 Comportamiento de los SST y relación SSV/SST en el RC para ambas Fases De acuerdo a como se mencionó anteriormente, no hubo una influencia acentuada de las características del AR afluente al sistema en la concentración de los SSTLM del RC, donde era de esperarse que la fracción de SSVLM fuera menor en la Fase 1 debido a que una fracción del licor mixto en esta fase de operación estuvo comprendida por los sólidos suspendidos que no fueron retirados como lodo primario por no contar con una etapa de clarificación primaria además del lodo secundario generado por el proceso de tratamiento aerobio como tal. Esto puede ser explicado por el hecho de que el AR afluente al sistema se caracterizó por ser diluida, donde variables como la relación DQOFiltrada/DQOTotal indicaron la poca predominancia de material particulado en la fase liquida, que pudiera alterar significativamente las concentraciones típicas encontradas en este reactor durante su operación. Adicionalmente, aunque hubo una diferencia en la concentración de SST afluente al SLAEC en las dos fases evaluadas, su impacto en RC también fue poco evidente, debido a las bajas concentraciones en cuanto a esta variable para el ARA (98 ± 28 mg.L-1) y ARC (80 ± 17 mg.L-1) en las Fases 1 y 2 respectivamente. En la Figura 5-17 se ilustra el comportamiento de los SSTLM en el RE para la Fase 1 el cual reflejó una concentración promedio de 4096 ± 1289 mg.L-1. Para la Fase 2, esta concentración correspondió a 4747 ± 1192 mg.L-1, como se observa en la Figura 5-18. 45 9000 9000 8000 8000 7000 7000 6000 6000 SST (mg.L-1) SST (mg.L-1) Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 5000 4000 5000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 0 20 40 60 80 100 Dias de Operación (d) 0 120 RE 9000 9000 8000 8000 7000 7000 6000 6000 SST (mg.L-1) SST (mg.L-1) Figura 5-17 Comportamiento de los SSTLM en el RE para la Fase 1 5000 4000 5000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 0 15 30 45 60 Dias de Operación (d) 75 0 RE Figura 5-18 Comportamiento de los SSTLM en el RE para la Fase 2 La Figura 5,19 muestra que se conserva la proporcionalidad de los SSV con respecto a los SST en las dos fases evaluadas (Superior a 0,7), por lo tanto, se identifica que el SLAEC mantiene las condiciones para que se lleve de manera apropiada la transformación de la materia orgánica por parte de los microorganismos, máxime cuando es en el RE donde se lleva a cabo los mecanismos de degradación biológica. 46 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle (a) (b) 9000 0,85 8000 0,80 0,75 6000 SSV/SST SST (mg.L-1) 7000 5000 4000 0,70 0,65 3000 0,60 2000 1000 FASE 1 0,55 FASE 2 FASE 1 FASE 2 Figura 5-19 Comportamiento de los SST y SSV en el RE (Fase 1 y Fase 2) Si se tiene en cuenta que se realizó un control en las condiciones operacionales del sistema y que estas fueron mantenidas durante el desarrollo de las dos fases evaluadas, y que la concentración de SST en el RE fueron inferiores en la Fase 1, se evidencia la interferencia de otras variables relacionadas con la calidad de los sólidos que pudieron alterar la dinámica de estos en el SLAEC, puesto que la carga neta aplicada al sistema susceptible a ser asimilada por los microorganismos representada por la COV y la relación A/M para la producción de nuevo material celular fue mayor en la primera fase evaluada. La posible interferencia asociada a una deficiencia en la recirculación de los sólidos hacia el RE que pudiera alterar su concentración es descartable, ya que la tasa de recirculación siempre fue constante, además fue una condición operacional que se encontró dentro de lo recomendado en la operación de esta modalidad de tratamiento (R:40%). Por tal razón una posible explicación para el hecho de que no se observó una concentración más elevada en el RE cuando se evaluó el SLAEC con mayor carga orgánica afluente (Fase 1) pudo radicar en las interferencias asociadas a la sedimentabilidad de los sólidos en el sistema, aspecto que se considerará más adelante. La Figura 5-20 muestra el comportamiento de los SST en REC para la Fase 1, el cual obtuvo una concentración promedio de 5838 ± 3435 mg.L-1 mientras que en la Figura 5-21 correspondiente a la Fase 2, esta concentración promedio correspondió a 6306 ± 1570 mg.L -1. De acuerdo con las Figuras anteriormente mencionadas, en términos generales no fue evidente una diferencia significativa en la concentración promedio de SST en REC para ambas fases evaluadas, sin embargo es notable una mayor variabilidad en la Fase 1. Tal variación, como se mencionó anteriormente; pudo deberse a las posibles características de mala sedimentabilidad de los sólidos en el sedimentador secundario, ya que cuando estos tienen estas características, no se aglomeran 47 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 18000 18000 16000 16000 14000 14000 12000 12000 SST (mg.L-1) SST (mg.L-1) eficientemente, denotando eventos de esponjamiento que se observaron comúnmente en la primera fase evaluada ocasionando que la concentración final del manto de solidos sea tan baja que los haga no aptos para ser recirculados hacia el RE. 10000 8000 10000 8000 6000 6000 4000 4000 2000 2000 0 0 20 40 60 80 100 Dias de Operación (d) 120 0 REC 9000 9000 8000 8000 7000 7000 6000 6000 SST(mg.L-1) SST (mg.L-1) Figura 5-20 Comportamiento de los SST en REC para la Fase 1 5000 4000 5000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 0 0 15 30 45 60 Dias de Operación (d) REC Figura 5-21 Comportamiento de los SST en REC para la Fase 2 Además de la evaluación de las características de los sólidos en el sistema de tratamiento, también se evaluó la calidad fisicoquímica en términos de SST y SSV de los sólidos generados en este. Cabe anotar que en el presente estudio para este tipo de sólidos, para efectos de facilidad operacional, se realizó la determinación de ST en lugar de SST, sin embargo de acuerdo a von Sperling, 2007 estos dos términos pueden asociarse para lodos con estas concentraciones elevadas ya que la variación entre ellos es mínima. La Figura 5-22 muestra la concentración de SST y SSV en cada una de los puntos definidos para la evacuación de los sólidos en el sedimentador secundario del SLAEC para la Fase 1. En términos 48 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle generales, es evidente que en todos los puntos la concentración promedio de SST tuvo valores superiores a 5000mg.L-1, además la concentración de SSV también evidenció concentraciones relativamente altas, siendo el punto denominado como Espuma el de mayor variabilidad y concentración (SST: 9362 ± 5586 mg.L-1; SSV: 6480 ± 3930 mg.L-1), evidenciando de manera indirecta la presencia de compuestos en el AR que favorecieron su aparición como los detergentes o de aspectos asociados a la microbiología del sistema , donde existen microorganismos que favorecen la aparición de éstas. (b) 30000 25000 25000 20000 20000 SSV (mg.L-1) SST (mg.L-1) (a) 30000 15000 15000 10000 10000 5000 5000 0 Ppal P2-4 0 Flotante Espuma Ppal P2-4 Flotante Espuma Figura 5-22 Comportamiento de los SST y SSV en Ppal, P2.4, Flotante y Espuma para la Fase 1 Por otra parte, la Figura 5-23 muestra la concentración de SST y SSV en cada una de los puntos de purga durante la evaluación de la Fase 2. En términos generales, como sucedió en la Fase 1 estos registraron en promedio concentraciones de SST superiores a 5000mg.L-1. De igual manera, la concentración de SSV evidenció concentraciones relativamente altas, siendo en este caso el punto denominado como Flotante el de mayor variabilidad y concentración (SST: 10684 ± 5436 mg.L-1; SSV: 7713 ± 4091 mg.L-1). En términos generales, en las dos fases evaluadas fue evidente la alta concentración de SSV para los sólidos generados en el sistema de tratamiento, aspecto que debe tenerse en cuenta ya que evidencia la necesidad o conveniencia de un tratamiento biológico posterior que facilite su adecuada disposición. 49 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle (b) 30000 25000 25000 20000 20000 SSV (mg.L-1) SST (mg.L-1) (a) 30000 15000 15000 10000 10000 5000 5000 0 Ppal P2-4 0 Flotante Ppal P2-4 Flotante Figura 5-23 Comportamiento de los SST y SST en Ppal, P2.4, Flotante y Espuma para la Fase 2 5.4. CALIDAD DEL LODO EN EL SLAEC Entre las variables de control más importantes para garantizar el adecuado comportamiento del sistema de LA, está el de proporcionar la eficiente recirculación de los sólidos provenientes del sedimentador secundario, que a su vez está gobernada por las características de sedimentabilidad. Como se muestra en la Figura 5-24, la sedimentabilidad de los sólidos con relación a la constante de Vesilind (V0) registró en promedio para la Fase 1 un valor de 3,5 ± 1,3 m.h-1 y en la Fase 2 de 4,7 ± 1,7m.h-1. Así mismo, para el coeficiente k, se obtuvo un valor de 0,6 m3.kg-1 para ambas fases evaluadas como se muestra en la Figura 5-25. De esta manera, se clasifica a los sólidos como de baja calidad en términos de sedimentabilidad, aunque en la Fase 2 la calidad fue ligeramente mejor, aspecto que fue notable por la disminución de los eventos de esponjamiento del lodo en el sedimentador secundario y la aparición de espuma y lodo flotante en su superficie. 50 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 9 8 Vo (m/h) 7 6 5 4 3 2 1 FASE 1 FASE 2 Figura 5-24 Comportamiento de la constante V0 de Vesilind 1,0 k (m3.kg-1) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Fase 1 Fase 2 Figura 5-25 Comportamiento de la constante k de Vesilind La calidad del lodo en cuanto al IVL, denota que los valores promedio para RC y RE, estuvieron en un rango entre 226 a 268 mL.g-1 como se observa en la Figura 5-26, clasificándose como de pobre sedimentabilidad de acuerdo con von Sperling (2001). Se evidencia que el IVL en RC en ambas fases del estudio, presentó mayor variabilidad con respecto a lo observado para RE, encontrándose valores mínimos y máximos de 97 mL.g-1 y 500 mL.g-1 para la Fase 1 y de 105 mL.g-1 y 413 mL.g-1 para la Fase 2, corroborando además que las características de pobre sedimentabilidad de RC fueron más acentuadas en la primera fase evaluada. Lo anterior puede ser explicado por el hecho de que en el RC ocurre el contacto directo del AR afluente al SLAEC, exponiendo a los microorganismos al contacto con sustancias que pueden afectar sus características de sedimentabilidad como lo son las grasas y aceites y los surfactantes además el impacto que ocasiona las cargas relativamente altas que fueron evidentes en la Fase 1 pueden afectar de manera directa la sedimentabilidad, aunque de acuerdo a estudios hechos a esta modalidad, esta puede funcionar adecuadamente con valores de COV o A/M 51 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle superiores a lo recomendado por la literatura, aspecto que se resalta según la óptima calidad del efluente en ambas fases evaluadas en términos de la concentración de DQO y SST. De esta manera, es posible inferir que el SLAEC en la Fase 1 se caracterizó por presentar características pobres de sedimentabilidad más acentuadas que influyeron en la disminución de la concentración de sólidos en REC afectando a su vez las concentraciones en RE y RC. 500 IVL (ml.g-1) 400 300 200 100 RC FASE 1 RC FASE 2 RE FASE 1 RE FASE 2 Figura 5-26 Comportamiento del IVL para RC y RE, Fase 1 y Fase 2. Según se observa en la Figura 5-27, el IVLD para RC en la Fase 1 presentó en promedio un valor 209 ± 47 mL.g-1 y para la Fase 2 de 205 ± 55 mL.g-1, situándolos en el rango de mala sedimentabilidad de acuerdo con lo planteado por von Sperling (2001). El IVLD permitió visualizar el comportamiento de la sedimentabilidad del lodo de manera más adecuada al no estar afectado por la concentración sólidos, atenuando los valores que se podrían considerar fuera de lo esperado cuando se realiza el IVL propiamente. Lo anterior muestra que el licor mixto en las dos fases evaluadas, independientemente de su concentración presentaron mala calidad en términos de su sedimentabilidad y compactabilidad. 52 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 5-27 IVLD e IVL en el RC para la Fase 1(a) y Fase 2 (b) 5.5. PRODUCCIÓN DE SÓLIDOS EN EL SLAEC La producción promedio de sólidos en términos de carga en cada uno de los puntos que se establecieron para la purga de los mismos (Ppal, P 2.4, Flotante y Espuma) en las dos fases evaluadas se muestra en las Figura 5-28. De esta manera, en la Fase 1 se encontró una producción promedio en Ppal de 1.5 ±1 kg ST.d-1; P2-4 de 0.73± 0,5 kg ST.d-1; Flotante de 0,79±0,86 kg ST.d-1 y Espuma de 0.42 ±0,41 kg ST.d-1. Estos valores correspondieron para la Fase 2 a 1.92 ±1.61 kg ST.d-1; 2,29 ±1,99 kg ST.d-1 y 1,36 ±1,67 kg ST.d-1 para Ppal, P2-4 y Flotante respectivamente. Como aspecto importante se resalta el hecho de que en esta última Fase, la evacuación del lodo incorporado a la espuma fue mínima y no ameritó su cuantificación para efectos del control del TRC, como sí ocurrió en la Fase 1 y de manera frecuente después de un evento de esponjamiento del lodo, corroborando las pobres características de sedimentabilidad de los sólidos en esta fase, que en términos de operación mostraron un manto de solidos disperso y de baja compactibilidad hasta el punto de sobresalir en la superficie del sedimentador y posiblemente escapar en el efluente cuando este comportamiento no fue controlado. En términos generales se aprecia que en la Fase 2 se presentó una mayor carga de sólidos generados en cada punto de evacuación y con una mayor variabilidad respecto a la Fase 1. 53 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle (b) 7 6 6 5 5 Carga ST (kg.d-1) Carga ST (kg.d-1) (a) 7 4 3 4 3 2 2 1 1 0 Ppal P2-4 0 Flotante Espuma Ppal P2-4 Flotante Figura 5-28 Comportamiento de la carga de ST para los diferentes puntos de purga del sedimentador secundario El coeficiente de producción de lodos (Px) obtenida en cada una de las fases evaluadas se muestra en la Figura 5,29; donde se observa que para la Fase 1, correspondió a un valor de 0.35±0.45kg SST.kg DQOremovida-1, indicando que por cada kilogramo de DQO removido se generaron alrededor de 0,35 kg de SST de purga del lodo secundario. Para la Fase 2 este coeficiente fue de 0.56 ± 0.38kg ST.kg DQOremovida-1, el cual no refleja que la inclusión de una etapa de clarificación primaria, favorezca una disminución de los sólidos producidos en el sistema de lodos activados. Coef. Producción (kg SST.(kg DQOremovida)-1) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Fase 1 Fase 2 Figura 5-29 Coeficiente de producción de solidos 54 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle El menor coeficiente de producción de solidos observados en la Fase 1 respecto al observado en la Fase 2, puede ser explicado por el hecho de que el control en la purga del lodo y del TRC en el sistema de tratamiento, estuvo influenciado por las características de sedimentabilidad de los sólidos en cada una de las etapas de tratamiento. El hecho de que esta característica fue más crítica en la Fase 1, pudo ser ocasionada posiblemente porque en esta fase el AR afluente al sistema no contó con efecto amortiguador que puede proveer la inclusión de un tratamiento primario frente a las variaciones del AR afluente y la separación o minimización de compuestos que afectan la capacidad de aglomeración de los sólidos entre otros aspectos ligados a la sedimentabilidad de los mismos. Lo anterior, conllevó a que la estrategia llevada a cabo para la estimación del TRC en la operación del sistema tuviera mayor complejidad, debido a que cuando se presentaron eventos producto de la pobre sedimentabilidad de los sólidos, como el esponjamiento, no se tuvo la suficiente precisión en la determinación de la cantidad de lodo a retirar del sistema, generando valores de TRC fuera del valor establecido como condición operacional (6 d). Sin embargo, aunque el TRC predominó alrededor de este valor, lo cual significa en primera instancia que la frecuencia y cantidad de lodo purgado se controló la mayor parte del tiempo de operación, no se tuvo el suficiente conocimiento del comportamiento del sistema cuando tal control no fue realizado (horario nocturno). La posibilidad de un lavado de la biomasa en horas de la noche producto del esponjamiento del lodo y que no fue posible de cuantificar en este estudio, generó incertidumbre en cuanto a las consecuencias que este hecho pudo ocasionar en otros aspectos relacionados con la cinética de crecimiento y que también corresponden a un factor de gran incidencia al momento de realizar la cuantificación de la producción de sólidos en un SLAEC así como de la determinación de la dinámica de los sólidos en cada una de las unidades de tratamiento. 5.6. MICROSCOPÍA Adicional a los objetivos planteados en el presente estudio se optó por realizar la observación de la diversidad microbiológica del licor mixto de RC y RE, ya que su identificación permite establecer la salud del sistema de tratamiento (Madoni, 2003). En las Figuras 5-30 y 5-31 ilustra la predominancia de los microorganismos encontrados en la Fase 1 y 2 en el licor mixto de RC y RE. 55 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 5-30 Microorganismos predominantes en el licor mixto (RC y RE) para la Fase 1 Numero de Observaciones 30 13 Ensayos de Microscopia 25 20 15 10 5 0 Figura 5-31 Microorganismos predominantes en el licor mixto (RC y RE) para la Fase 2 El análisis de microscopia evidenció la presencia de Peranema en el licor mixto de RC y RE en ambas fases evaluadas, con mayor predominancia en la primera fase evaluada. Este microorganismo perteneciente al grupo de los flagelados, no es abundante cuando el proceso de tratamiento funciona adecuadamente; además, si se tiene en cuenta lo reportado en la literatura donde se indica que su elevada densidad en los tanques de aireación se relaciona con las primeras etapas en la puesta en marcha en un sistema de LA, para el presente estudio, su presencia en la Fase 1 pudo estar asociada a los eventos de parada y puesta en marcha del SLAEC ocasionados por los eventos de esponjamiento. Otro aspecto a tener en cuenta, radica en que este tipo de microorganismos, indican un exceso de carga orgánica como anota Vilaseca, (2001), lo cual fue característico en la Fase de operación en mención (Fase 1). Así mismo, en la Fase 1 a diferencia de la segunda fase evaluada, se observó poca predominancia de rotíferos, lo que es de esperarse pues estos microorganismos pluricelulares se encuentran con mayor predominancia en sistemas estables, condición que fue interrumpida frecuentemente en la primera fase evaluada. Por otra parte, los ciliados pedunculados como la Vorticella y la Epystilis se encontraron con mayor predominancia en la Fase 2, aspecto de gran importancia debido a que 56 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle generalmente son signo de un lodo activado estable según lo reportado por diversos autores (Vilaseca, 2001; Madoni, 2003). De manera general, se infiere que la inclusión de la clarificación primaria al sistema de tratamiento, puede favorecer la predominancia de mayor diversidad de grupos de microorganismos que contribuyan no solo a una mayor calidad en el efluente como los ciliados (fijos y libres) los cuales son predadores de bacterias libres sino que además puede favorecer la presencia de microorganismos que contribuyen a la formación del floc en el licor mixto del SLAEC, por la secreción de sustancias poliméricas extracelulares (Vilaseca, M ,2001), pues bajo estas condiciones de operación, los microorganismo no estuvieron sujetos a variaciones en la calidad del AR que posiblemente fueron más evidentes en las horas de la noche, donde no se tuvo un control del procesos de tratamiento. De acuerdo con lo anterior, en ambas fases evaluadas no fue evidente la presencia de microorganismos que favorecieran las pobres características de sedimentabilidad del lodo, descartando además, la posible asociación entre los valores altos de la relación A/M y el predominio de microorganismos de naturaleza filamentosa y formadores de espuma. Por tal razón, la pobre sedimentabilidad del lodo pudo estar asociada esencialmente a la calidad del agua residual afluente, debido a la presencia de sustancias que producen alteración de la estructura del floc y aspectos como la capacidad de floculación y secreción de sustancias poliméricas extracelulares. Tales sustancias como los surfactantes, grasas y aceites que se visualizaron en la etapa de operación, pudieron tener mayor impacto al sistema cuando éste no contó con una etapa de clarificación primaria, ya que esta etapa de tratamiento previa al contacto inicial del AR con el licor mixto en RC, pudo tener un efecto amortiguador frente a las variaciones del AR afluente al SLAEC. A continuación en la Figura 47 se muestra el esquema resumen de la dinámica de los sólidos en el sistema de lodos activados bajo la modalidad de estabilización por contacto con y sin clarificación primaria, en donde se evidencia que la clarificación primaria tuvo una incidencia directa en las características de sedimentabilidad pero no tuvo incidencia en la calidad del efluente ya que en ambos se presentaron eficiencias de reducción superiores de reducción alrededor del 80% en DQO y SST como es de esperarse en estos sistemas de tratamiento biológico. 57 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle Figura 32 Dinámica de los solidos en el SLAEC para las Fases evaluadas 58 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 6. CONCLUSIONES Las características del agua residual afluente al sistema de tratamiento para la Fase 1 (DQO: 251 ± 99 mg.L-1; SST: 98 ± 28 mg.L-1) y para la Fase 2 (DQO: 181 ± 70 mg.L-1; SST: 102 ± 42 mg.L-1) permitieron identificarla como diluida, con alguna presencia de concentraciones pico en el periodo de evaluación que se encontraron dentro de lo esperado para las variaciones típicas encontradas en aguas residuales domésticas provenientes de alcantarillados combinados. La carga aplicada al SLAEC en términos de COV y la relación alimento microorganismos (A/M) para la Fase 1 fue mayor. En promedio, la carga orgánica por unidad de volumen que fue susceptible a ser absorbida por la biomasa en el reactor de contacto y posteriormente utilizada en el reactor de estabilización se encontró por encima de los valores típicos para la modalidad de estabilización por contacto (1 y 1,3 kg DBO5. (m3.d)-1), indicando en términos de estos variables de operación, una posible sobrecarga del sistema, sin embargo se confirmó la posibilidad de operar el SLAEC con valores superiores a lo recomendado sin que exista una alteración de la calidad del efluente típicas de esta modalidad de tratamiento cuando se realiza un adecuado control de los eventos operacionales relacionados con la separación solido-liquido. El TRC en el sistema correspondió a 6 ± 3,1 d para la Fase 1 mientras que para la Fase 2 fue de 5,3 ± 1,1 d, evidenciándose mayor complejidad en su control en la primera fase evaluada por los continuos eventos de esponjamiento del lodo. Las concentraciones en SST para RC obtuvieron un valor promedio para la Fase 1 y la Fase 2 en 1754 ± 590mg.L-1 y 1738± 429m.L-1 respectivamente, mientras que en RE fueron de 4096 ± 1289 mg.L-1 y 4747 ± 1192 mg.L-1, valores relativamente bajos con respecto a lo reportado en la literatura si se tiene en cuenta los rangos de variación a la que estuvieron sujetos además de que fueron similares , aspecto que pudo estar influenciado por las características del AR afluente al sistema en ambas fases evaluadas la cual se clasificó dentro del rango establecido como diluida en términos de DQO y SST. La calidad del lodo secundario en términos de sedimentabilidad para la Fase 1 con relación a las constantes de Vesilind (Vo: 3,54 ± 1,33m.h-1 y k: 0,6 m3.kg-1), al IVL (RC: 268,5 ± 94,5 mL.g-1, RE: 230,0 ± 55,8mL.g-1) y al IVLD (RC: 209 ± 47 mL.g-1) permitieron clasificarla como de pobre sedimentabilidad. Igual situación se evidenció para la Fase 2, que obtuvo un valor para las constantes de Vesilind (Vo: 4,68 ± 1,70m.h-1y k: 0,6 m3.kg-1), del IVL (RC: 241,8 ± 80,7 mL.g-1, RE: 226,4 ± 57,5 mL.g-1) y del IVLD (RC: 205 ± 55 mL.g-1). Se observo que la concentración de REC tuvo una mayor variabilidad en la Fase 1 (5838 ± 3435 mg.L-1) respecto a la Fase 2 (4747 ± 1192 mg.L-1) aspecto que se asoció a los aspectos relacionados con la separación solido - liquido mas que a una posible alteración de las variables de operación, puesto que estas fueron controladas durante la operación de ambas fases evaluadas. Como aspecto importante se resalta el hecho de que en la Fase 2, la evacuación del lodo incorporado a la espuma fue mínima y no ameritó su cuantificación para efectos del control del TRC, 59 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle como sí ocurrió en la Fase 1 y de manera frecuente después de un evento de esponjamiento del lodo, corroborando las pobres características de sedimentabilidad de los sólidos en esta fase, que en términos de operación mostraron un manto de sólidos disperso y de baja compactibilidad hasta el punto de sobresalir en la superficie del sedimentador y posiblemente escapar en el efluente cuando este comportamiento no fue controlado. Por cada kilogramo de DQO removida se generaron 0,35 ±0.45kg de SST en la Fase 1; mientras que para la Fase 2 el coeficiente de producción de lodos fue mayor con un valor promedio de 0.56 ±0.38kg ST.kg DQOremovida-1, aspecto que se asoció a la capacidad de sedimentabilidad del lodo en el sedimentador secundario, el cual aportó mayor complejidad en la definición de las cantidades de solidos a evacuar del sistema. La medición de los SSV a los sólidos generados en las dos fases evaluadas, evidenció la necesidad de un tratamiento posterior para que se garantice su adecuada disposición en caso de la aplicación de un SLAEC con o sin clarificación primaria a escala real. Las pobres características de sedimentabilidad que caracterización los sólidos en la Fase 1 respecto a la Fase 2, se asoció a que la inclusión de la clarificación primaria del AR previa al tratamiento biológico actúa como un efecto amortiguador de las variaciones del AR y posiblemente del ingreso de sustancias que pueden alterar la calidad de sedimentabilidad de los sólidos , como los surfactantes y las grasas y aceites, compuestos que fueron observados durante el desarrollo de la etapa experimental. De manera general fue evidente que en la Fase 2 se promovió el crecimiento de una mayor diversidad de microorganismos, haciendo más evidente el efecto amortiguador de la clarificación primaria, aspecto que contribuyó a una mayor estabilidad del SLAEC y a una mejor calidad de los sólidos en términos de sedimentabilidad con respecto a lo observado en la Fase 1. 60 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 7. RECOMENDACIONES Se recomienda para posteriores estudios, mejorar la configuración del clarificador primario de tal manera que se favorezca una adecuada distribución del flujo evitando la aparición de zonas muertas o líneas preferenciales de flujo de tal manera que se descarten factores operacionales en las eficiencias de reducción en esta etapa e tratamiento. Se recomienda evaluar el impacto de contaminantes específicos como lo son los surfactantes, las grasas y aceites presentes en el agua residual doméstica, sobre la estructura del floc y la influencia en sus características de sedimentabilidad Se recomienda evaluar otros puntos de evacuación de lodo para el control del TRC en el sistema y la factibilidad de esta operación cuando se tienen sólidos de bajas características de sedimentabilidad Se recomienda evaluar otras operaciones para la separación solido-liquido del licor mixto como la flotación así como explorar nuevas configuraciones de las unidades de sedimentación secundaria que minimicen los efectos asociados a sólidos de baja sedimentabilidad y de esta manera contribuir en posteriores estudios que tengan como objetivo resaltar las bondades en términos económicos y operacionales de la ausencia de una unidad de sedimentación primaria en un SLAEC. 61 Influencia de la clarificación primaria sobre la dinámica de los sólidos en un SLAEC __________________________________ EMCALI E.I.C.E. E.S.P. – Universidad del Valle 8. BIBLIOGRAFÍA APHA; AWWA y WEF (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. 21th ed. EEUU: American Public Healt Association, American water Works Association, Water Environment Federation. BENEFIELD L. D., RANDALL C.W. (1980). Biological Process Design for Wastewater Tratament. Ed. Prentice Hall. Inc, Englewood. BARBA, L (2002) conceptos básicos de la contaminación del agua y parámetros de medición. Universidad del Valle. Cali, Colombia BARBUSINSKI, K y KOSCIELNIAK, H (1994). Influence of substrate loading intensity on floc size in activated sludge process. Water Research, Vol. 29, No. 7, pp. 1703-1710. BISOGNI, J. Y LAWRENCE, A. (1971) Relationship Between Biological Solids Retention Time and Settling Characteristics of Activated Sludge. Water Res., 5, 753 CABEZUT, O y SANCHEZ, A (1998).A knowledge base for wastewater treatment plants: The case of an activated-sludge facility. 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DATOS GENERALES FASE 1 Agua Residual Afluente (ARA) Dia Operacion 4 5 6 8 9 11 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 36 37 38 48 50 51 52 53 54 55 56 58 71 72 76 80 81 83 84 85 86 87 88 91 92 93 94 106 107 108 109 110 111 112 113 114 Agua Residual Afluente (ARA) pH Alcalinidad Total SST (mg.LSSV (mg/L) 1) (unidades) (mg CaCO3.L ) 60 40 144 126 130 90 96 82 74 74 104 104 88 128 72 56 114 72 134 112 104 90 82 67 62 62 62 80 80 84 90 66 56 90 72 98 104 100 118 66 52 84 130 136 136 92 116 126 116 150 132 130 62 46 88 50 48 74 94 98 134 68 102 118 96 114 98 106 48 46 144 134 92 84 80 98 112 112 66 66 90 104 108 78 86 104 104 98 62 92 86 88 78 80 70 90 90 62 62 66 94 80 60 68 86 74 64 50 6,52 6,13 5,95 6,60 6,36 6,21 -1 142 157 142 199 152 152 6,78 6,43 6,25 6,65 6,84 6,42 6,37 6,43 181 6,54 152 209 206 204 170 170 6,39 195 6,59 6,14 6,42 6,41 6,33 6,75 6,30 6,35 6,44 6,18 217 6,52 166 6,61 6,49 6,37 6,74 150 143 123 148 6,36 132 6,67 6,47 232 163 6,43 6,58 6,84 151 120 127 175 186 188 212 168 163 173 148 Agua Residual Tratada (ART) DQO Total (mg.L-1) DQO Filtrada DBO5 Total (mg.L-1) 143 161 180 190 110 230 180 150 283 213 246 335 423 430 353 468 583 286 260 290 350 321 293 315 336 353 337 322 242 70 175 280 242 242 204 129 148 157 187 216 249 183 117 176 190 207 202 294 202 175 148 (mg.L-1) 180 410 270 125 210 190 200 300 182 115 61 91 91 150 110 124 116 108 153 113 120 148 178 134 122 110 235 120 240 240 135 Agua Residual Tratada (ART) pH Alcalinidad Total SST (mg/L) SSV (mg/L) (unidades) (mg CaCO3.L ) 16 16 16 4 6 16 14 16 16 16 6 6 28 42 38 16 22 28 22 16 16 12 7,8 20 12 12 16 26 18 12 8 28 36 14 8 18 10 16 16 6 6 12 4 6 12 12 64 64 12 12 36 16 6 6 14 28 10 32 10 18 8 8 16 24 16 12 8 26 36 14 8 18 10 16 16 6 6 12 4 6 12 12 48 48 12 12 36 14 10 2 14 24 4 6 14 14 12 12 6 6 28 28 38 16 22 28 22 16 10 -1 6,65 124 6,63 6,68 6,87 6,60 6,67 65 93 90 88 114 6,51 6,62 6,61 6,72 6,68 6,50 6,74 6,53 116 6,74 98 119 98 126 111 80 6,71 137 6,59 6,35 6,70 6,83 6,79 6,91 6,72 6,73 6,77 6,70 116 6,77 83 6,76 6,73 6,62 7,39 150 106 100 141 6,69 114 6,71 6,93 114 150 7,04 6,96 7,10 151 83 98 127 84 103 111 170 120 154 118 DQO Total DQO Filtrada DBO5 Total (mg.L-1) (mg.L-1) (mg.L-1) 91 88 85 84 70 78 50 90 70 80 75 67 49 48 59 51 42 83 18 37 51 42 33 64 96 50 37 24 24 7 17 28 34 34 34 30 39 32 51 71 25 39 54 39 60 27 35 44 27 36 45 60 37 45 12 36 75 35 23 19 31 24 24 19 24 28 37 35 20 19 29 23 27 31 22 24 17 20 30 50 15 RC SST (mg/L) SSV (mg/L) SSV/SST pH 1440 1750 1570 3200 2620 2620 1560 700 1980 1980 1820 1820 2080 1910 2040 2400 2400 1870 2550 1170 1360 1200 2340 1920 1920 1095 470 1330 1330 1270 1270 1550 1350 1510 1750 1720 1420 1850 0,81 0,78 0,76 0,73 0,73 0,73 0,70 0,67 0,67 0,67 0,70 0,70 0,75 0,71 0,74 0,73 0,72 0,76 0,73 6,98 6,47 6,71 6,56 2590 2590 1270 1220 1180 1120 1780 690 930 1650 2470 1200 1200 2260 1260 1260 1890 2590 2420 1110 1350 1360 1300 1520 1260 2330 2330 730 730 2290 1800 2460 1540 1460 1960 1890 1490 1210 1870 1870 910 840 820 880 1260 520 650 1180 1830 980 980 1700 930 1260 1450 1960 1860 910 1070 1030 1050 1180 980 1770 1770 610 610 1670 1270 1800 1170 1090 1480 1430 1090 883 0,72 0,72 0,72 0,69 0,69 0,79 0,71 0,75 0,70 0,72 0,74 0,82 0,82 0,75 0,74 1,00 0,77 0,76 0,77 0,82 0,79 0,76 0,81 0,78 0,78 0,76 0,76 0,84 0,84 0,73 0,71 0,73 0,76 0,75 0,76 0,76 0,73 0,73 6,38 6,72 6,82 6,32 6,42 6,43 6,48 6,58 6,37 6,41 6,28 6,58 6,32 6,57 6,65 6,75 6,42 6,60 6,50 6,47 6,32 6,47 6,41 6,43 6,40 6,36 6,56 6,36 6,54 6,59 6,39 6,24 6,59 6,67 6,53 6,43 ANEXO 1. DATOS GENERALES FASE 1 RE REC TRC COV Total A/MAplicada (d) (kg DBO5.(m .d) ) (kg DBO5.(kg SSVLM) ) 0,93 1,05 1,16 1,23 0,32 0,22 0,29 0,31 1,49 0,46 0,97 1,83 1,38 1,60 2,17 2,74 2,79 2,29 3,03 3,78 1,86 0,37 0,78 0,41 0,50 0,78 1,03 1,68 1,88 2,27 2,08 1,90 2,04 2,18 2,29 2,19 2,09 1,57 0,46 1,13 1,81 1,57 1,57 1,32 0,84 0,96 1,02 1,21 1,40 1,61 1,19 0,76 1,14 1,23 1,34 1,31 1,90 1,31 1,13 0,96 0,92 0,96 1,48 1,15 1,06 1,12 1,17 1,08 0,88 1,05 0,71 0,22 0,49 0,86 0,67 0,66 0,65 0,34 0,30 0,65 0,76 0,88 0,90 0,66 0,34 0,50 0,50 0,58 0,65 0,83 0,43 0,47 0,50 Factor Alfa α SST (mg/L) SSV (mg/L) SSV/SST pH SST (mg/L) SSV (mg/L) SSV/SST 3730 5240 5260 8320 7150 7150 4360 2370 6230 6230 4740 4740 4950 4510 3960 5950 5680 4860 4380 2570 3810 3780 5930 5040 5040 3060 1610 4200 4200 3320 3320 3420 3200 2740 4140 3940 3430 3070 0,69 0,73 0,72 0,71 0,70 0,70 0,70 0,68 0,67 0,67 0,70 0,70 0,69 0,71 0,69 0,70 0,69 0,71 0,70 6,28 6,29 6,57 6,35 6,15 6,03 6,36 6,29 6,26 6,29 6,48 6,21 8000 12128 5340 8834 14100 14100 6350 16240 6120 6120 9240 9240 8220 7480 10920 6460 6610 8880 2050 3850 3850 4290 4280 3670 3200 3250 2900 3440 3010 2430 3050 3590 3940 3440 3590 2980 3180 2980 4030 4060 3510 4290 5720 2310 1960 1960 3170 3170 3470 3860 3860 3890 3280 3600 5110 4180 3310 2720 2720 2950 2940 2610 2300 2290 2020 2380 2080 1810 2280 2670 2850 2490 2670 2330 2490 2210 3040 2990 2540 3160 4200 1860 1500 1500 2380 2380 2500 2780 2780 2860 2480 2680 3790 3050 2416,3 0,71 0,71 0,69 0,69 0,71 0,72 0,70 0,70 0,69 0,69 0,74 0,75 0,74 0,72 0,72 0,74 0,78 0,78 0,74 0,75 0,74 0,72 0,74 0,73 0,81 0,77 0,77 0,75 0,75 0,72 0,72 0,72 0,74 0,76 0,74 0,74 0,73 0,73 6,45 6,68 6,28 6,16 6,31 6,27 6,61 6,45 6,44 6,28 6,36 6,37 6,38 6,35 6,45 6,25 6,15 6,26 6,39 6,27 5,93 6,39 6,19 6,39 6,40 6,58 6,71 6,36 7,70 10,50 0,47 0,69 0,69 0,70 0,70 0,66 0,70 0,65 0,65 0,69 0,67 0,68 0,16 0,14 0,13 0,16 0,15 0,15 0,15 0,13 0,13 0,13 0,16 0,16 0,17 0,17 0,20 0,16 0,17 0,16 0,22 856 0,69 0,25 5,44 670 944 430 2050 4338 3320 3320 3090 3070 4140 930 2570 3210 2820 3180 0,70 0,68 0,72 0,71 0,68 0,65 0,65 0,69 0,72 0,72 0,76 0,73 0,71 0,77 0,76 4,16 4,67 5,97 7,54 5,92 6,32 6,68 5,39 3,61 3,68 6,03 7,32 5,40 6,08 12,70 4690 3580 6034 2860 2350 2190 1750 1750 3150 3150 2960 160 3830 5640 2980 5760 6530 3780 4687 0,74 0,73 0,67 0,75 0,75 0,77 0,72 0,72 0,74 0,74 0,72 0,12 0,75 0,74 0,75 0,75 0,74 0,74 0,73 0,13 0,12 0,13 0,14 0,21 0,10 0,12 0,21 0,33 0,16 0,14 0,22 0,15 0,15 0,23 0,28 0,28 0,12 0,14 0,16 0,13 0,11 0,21 0,37 0,37 0,10 0,10 0,24 0,18 0,24 0,16 0,18 0,21 0,15 0,15 0,15 7932 3850 6044 9600 9600 0,65 0,72 0,68 0,68 0,68 7580 4220 4220 6480 6480 5460 5208 7120 4220 4570 5960 1402 1236 962 1394 600 2880 6378 5080 5080 4500 4240 5730 1220 3520 4540 3670 4180 6350 4890 8956 3830 3150 2830 2430 2430 4260 4260 4130 1360 5100 7630 3990 7680 8770 5140 6420 19,10 16,00 6,16 2,33 10,65 9,25 6,42 6,09 5,69 3,16 3,76 6,30 5,78 5,25 6,08 7,90 6,71 6,22 6,76 6,74 5,40 3,57 1,53 5,63 5,90 5,34 5,79 5,62 5,07 5,20 5,11 6,20 5,74 13,07 3 -1 -1 0,94 1,24 1,65 0,82 ANEXO 2. Estadígrafos Datos Generales FASE 1 Agua Residual Afluente (ARA) Agua Residual Afluente (ARA) pH Alcalinidad Total DQO Total DQO Filtrada DBO5 Total (Und) (mg CaCO3.L ) (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) 6,8 6,0 168,0 164,6 231,5 119,7 28,7 34 250,7 242,0 583,0 70,3 98,9 49 122,9 117,9 181,9 60,8 31,2 16 200,3 190,0 410,0 110,0 78,8 17 DQO Total DQO Filtrada DBO5 Total Estadigrafo -1 PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos -1 SST (mg.L ) SSV (mg.L ) 98,3 98,0 150,0 40,0 28,1 55 80,7 80,0 134,0 46,0 19,7 53 37 -1 -1 -1 -1 Agua Residual Tratada (ART) Agua Residual Tratada (ART) pH Alcalinidad Total (Und) (mg CaCO3.L ) (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) 7,4 6,4 113,3 113,5 170,3 64,5 24,5 34 49,4 44,1 95,5 7,0 22,5 49 26,0 23,8 37,1 18,8 5,8 15 36,5 35,0 75,0 12,0 19,2 17 Estadigrafo -1 PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos -1 SST (mg.L ) SSV (mg.L ) 17,8 16,0 64,0 4,0 12,7 56 16,1 14,0 48,0 2,0 10,5 53 37 -1 -1 -1 -1 1 ANEXO 2. Estadígrafos Datos Generales FASE 1 RC RE Estadigrafo -1 SSTLM (mg.L ) PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos 1.754 1.780 3.200 690 590 57 - SSVLM (mg.L - 1 SSV/SST 1.306 1.270 2.340 470 423 57 0,7 0,7 1,0 0,7 0,1 57 ) pH (Und) SSTLM (mg.L 1 ) SSVLM -1 (mg.L ) SSV/SST pH 7,0 6,2 4.096 3.860 8.320 1.960 1.289 57 2.939 2.740 5.930 1.500 877 57 0,7 0,7 0,8 0,7 0,0 57 6,7 5,9 TRC COV Total A/M (d) (kg DBO5.(m .d) ) 6,6 5,9 19,1 1,5 3,1 52 1,6 1,6 3,8 0,5 0,6 49 40 REC Estadigrafo Factor Alfa α -1 SSTLM (mg.L ) PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos 40 5.838 5.120 16.240 600 3.435 54 - SSVLM (mg.L - 1 SSV/SST 3.975 3.680 9.600 160 2.209 52 0,7 0,7 0,8 0,1 0,1 52 ) pH (Und) 0,2 0,2 0,4 0,1 0,1 56 3 -1 (kg DBO5.(kg SSVLM) 1 ) 0,7 0,7 1,7 0,2 0,3 48 2 DATOS GENERALES FASE 2 ANEXO 3. Agua Residual Afluente (ARA) Dia Operacion 4 5 6 7 9 10 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 41 42 53 54 55 56 57 58 59 61 62 63 64 65 66 67 68 69 SST SSV pH (mg/L) (mg/L) (unidades) 64 100 158 158 76 58 66 104 104 48 6,66 6,22 6,50 7,28 7,05 110 98 58 58 102 88 90 96 38 64 92 60 66 36 36 68 64 52 58 20 60 80 106 142 122 26 114 140 106 198 76 76 80 120 108 94 242 142 16 90 114 94 18 84 96 78 50 50 52 66 86 82 218 110 16 Alcalinidad Total DQO Total (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) 162 181 273 364 341 135 135 98 152 200 294 353 411 433 183 150 164 189 214 150 82 188 407 256 331 343 355 249 226 209 233 268 186 209 233 256 183 186 197 247 221 209 183 131 68 68 121 174 58 26 155 282 178 230 214 197 186 202 162 209 233 160 171 178 186 146 174 176 186 183 169 98 105 139 143 127 112 6,81 6,36 6,20 6,43 120 124 93 20 6,40 124 6,47 6,33 6,40 6,48 6,39 DQO Filtrada DBO5 Total (mg CaCO3.L-1) 6,75 6,84 6,52 6,66 6,41 6,39 Agua Residual Clarificada (ARC) 118 -1 -1 -1 220 105 110 170 140 200 230 135 135 130 SST SSV pH Alcalinidad Total DQO Total (mg/L) (mg/L) (unidades) (mg CaCO3.L-1) (mg.L ) 86 88 88 50 64 62 62 32 6,50 6,08 6,41 6,35 7,05 76 72 110 110 86 64 48 76 94 72 68 40 56 62 62 60 44 24 48 88 64 56 48 98 80 62 78 98 82 88 82 82 86 96 68 54 46 74 62 50 68 76 60 70 62 62 58 52 56 106 94 90 84 97 116 135 6,49 6,45 6,43 6,54 122 127 116 106 6,34 6,45 5,76 6,04 87 112 91 24 6,49 6,56 6,35 131 6,47 6,33 6,26 6,33 6,37 97 -1 DQO Filtrada DBO5 Total -1 (mg.L ) -1 (mg.L ) 162 233 266 298 322 75 110 143 75 228 214 200 103 73 134 150 244 197 175 153 226 390 183 186 233 209 162 137 113 122 148 98 141 153 164 122 90 74 180 88 195 209 188 108 153 171 186 113 75 82 94 49 89 87 122 63 90 135 135 210 112 92 58 80 95 DATOS GENERALES FASE 2 ANEXO 3. Agua Residual Tratada (ART) RC SST SSV pH Alcalinidad Total DQO Total (mg/L) (mg/L) (unidades) (mg CaCO3.L-1) (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) 10 12 6 6 14 10 12 6 6 14 6,80 6,91 6,70 6,31 6,73 120 170 87 64 36 15 26 38 33 26 10 8 6 5 25 12 16 34 4 4 16 8 12 20 4 22 32 16 34 4 4 16 8 12 14 16 22 16 16 20 36 16 18 18 20 18 6,70 6,61 24 10 24 10 6,37 28 33 63 17 17 36 21 24 15 8 11 16 21 70 50 23 39 37 19 14 24 33 31 27 23 27 55 30 17 21 16 24 22 26 30 52 16 18 26 26 30 32 18 26 40 66 78 24 24 42 38 30 23 28 25 26 27 72 57 58 47 45 51 53 49 45 42 36 39 42 62 39 27 18 26 6,71 6,74 6,43 7,11 97 104 91 125 6,75 6,81 6,98 6,71 93 106 27 6,71 6,98 6,66 91 6,75 6,85 81 -1 RE DQO Filtrada DBO5 Total -1 -1 27 55 17 25 20 20 38 29 25 23 19 28 SST (mg/L) SSV (mg/L) 1290 1100 1670 1670 1840 2620 1270 1620 1470 1470 2140 1280 1700 1560 1250 1570 2140 2140 2280 2180 2050 2260 1770 1770 2360 1590 1350 1350 1140 1960 1630 1890 2700 1760 1000 1030 740 1220 1220 850 1990 960 1570 1040 1080 1570 960 1250 1190 1000 1250 1650 1650 1750 1610 1560 1640 1270 1270 1690 1190 1030 1030 860 1410 1260 1490 1970 1180 800 SSV/SST pH 0,80 0,67 0,73 0,73 0,46 0,76 0,76 0,97 0,71 0,73 0,73 0,75 0,74 0,76 0,80 0,80 0,77 0,77 0,77 0,74 0,76 0,73 0,72 0,72 0,72 0,75 0,76 0,76 0,75 0,72 0,77 0,79 0,73 0,67 0,80 6,72 6,66 6,49 6,53 6,57 6,48 6,51 6,48 6,41 6,58 6,62 6,64 6,67 6,56 6,64 6,46 6,47 6,48 6,39 SST (mg/L) SSV (mg/L) 3990 3940 4530 4530 3450 3170 4260 3690 3670 4270 4370 4500 4390 4470 3890 5230 4710 4710 3950 8330 5210 4740 5740 5740 5260 5920 5500 5500 7050 4680 5430 2840 7050 5040 2400 3040 3160 3420 3420 1400 2270 3140 2690 2630 3310 3220 3350 3180 3320 2180 3960 3560 3560 2940 6800 3770 3530 4280 4280 3990 4440 4030 4030 5480 3420 4090 2210 5320 4040 2520 SSV/SST pH 0,76 0,80 0,75 0,75 6,48 0,72 0,74 0,73 0,72 0,78 0,74 0,74 0,72 0,74 0,56 0,76 0,76 0,76 0,74 0,82 0,72 0,74 0,75 0,75 0,76 0,75 0,73 0,73 0,78 0,73 0,75 0,78 0,75 0,80 6,43 6,45 6,45 6,35 6,36 6,43 6,39 6,29 6,40 6,38 6,42 6,42 6,18 6,48 6,47 6,41 6,36 DATOS GENERALES FASE 2 ANEXO 3. REC TRC COV Total A/MAplicada (d) (kg (kg DBO5.(kg DBO5.(m3.d)-1) SSVLM)-1) 6,0 7,3 6,5 6,0 1,29 1,90 1,72 2,67 2,80 0,5 0,8 0,8 1,0 6,0 5,7 5,3 5,1 5,6 4,2 5,6 5,9 1,19 0,97 1,07 1,39 1,39 0,97 0,53 1,22 2,64 1,66 1,28 1,13 2,30 1,61 1,46 1,36 1,51 1,74 1,20 1,36 0,89 1,66 1,19 1,20 1,28 1,60 1,43 1,36 1,19 0,5 0,4 0,5 0,5 0,5 0,4 0,2 0,5 1,5 0,5 0,7 0,8 0,9 0,3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 0,5 0,5 0,3 0,4 0,4 0,8 0,3 0,4 0,6 Factor Alfa α SST (mg/L) SSV (mg/L) SSV/SST 3510 5050 5610 5610 8320 4400 6480 6400 4340 6730 6720 4580 8510 6350 6340 8720 8990 2670 3320 4340 4340 3540 3370 4730 4690 3100 4850 4870 3350 6190 4660 3700 6590 6820 0,76 0,66 0,77 0,77 0,43 0,77 0,73 0,73 0,71 0,72 0,72 0,73 0,73 0,73 0,58 0,76 0,76 6270 8280 8280 8560 5520 5520 3990 3990 7000 7000 5400 6590 8170 7210 6540 5720 3710 4730 6220 6220 6370 4150 4150 3040 3040 5270 5270 4060 4920 6100 5550 4830 3900 3030 0,75 0,75 0,75 0,74 0,75 0,75 0,76 0,76 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,77 0,74 0,68 0,82 pH 0,14 0,12 0,15 0,15 0,16 0,21 0,29 0,26 0,17 0,18 0,17 0,18 0,13 0,18 0,16 0,14 0,19 0,12 0,16 0,14 0,13 0,13 0,18 3,9 4,4 7,1 5,9 5,6 4,0 3,6 4,4 5,4 5,7 0,47 0,06 0,22 0,18 0,23 0,15 0,14 6,6 5,7 5,4 3,2 3,5 ANEXO 4. Estadígrafos Datos Generales FASE 2 Agua Residual Afluente (ARA) Agua Residual Afluente (ARA) pH Alcalinidad Total DQO Total DQO Filtrada DBO5 Total (Und) (mg CaCO3.L-1) (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) 7,3 6,2 115,8 123,5 152,5 20,2 33,3 13 241,0 217,3 432,5 82,0 81,4 34 177,7 177,3 364,3 25,6 71,0 34 151,3 135,0 230,0 105,0 43,7 12 DQO Filtrada DBO5 Total Estadigrafo -1 PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos -1 SST (mg.L ) SSV (mg.L ) 101,8 98,0 242,0 16,0 46,0 33 71,4 66,0 218,0 16,0 37,3 32 21 -1 -1 -1 Agua Residual Tratada (ART) Agua Residual Tratada (ART) pH Alcalinidad Total DQO Total (Und) (mg CaCO3.L-1) (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) 7,1 6,3 96,4 92,6 169,8 26,9 33,2 13 40,7 38,8 78,1 14,8 15,1 34 26,1 23,3 70,2 5,3 15,5 34 25,6 25,0 55,0 12,0 10,1 15 Estadigrafo -1 PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos -1 SST (mg.L ) SSV (mg.L ) 19,3 18,0 52,0 4,0 10,8 32 16,1 16,0 36,0 4,0 7,8 28 21 -1 -1 -1 ANEXO 4. Estadígrafos Datos Generales FASE 2 Agua Residual Clarificada (ARC) Estadigrafo PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos Agua Residual Tratada (ART) SST (mg.L-1) SSV (mg.L-1) 80,3 82,0 110,0 48,0 17,1 31 59,8 62,0 90,0 24,0 14,7 30 pH Alcalinidad Total (Und) 7,1 5,8 21 DQO Total DQO Filtrada DBO5 Total (mg CaCO3.L ) (mg.L-1) (mg.L-1) (mg.L-1) 104,6 111,9 135,1 23,5 28,8 13 181,0 163,2 390,2 72,6 69,6 34 123,9 110,2 209,0 49,1 52,0 16 108,3 92,0 210,0 58,0 41,5 15 -1 ANEXO 4. Estadígrafos Datos Generales FASE 2 RC RE Estadigrafo PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos SSTLM (mg.L1 ) SSVLM -1 (mg.L ) SSV/SST 1.738 1.670 2.700 1.000 429 35 1.292 1.250 1.990 740 329 35 0,7 0,7 1,0 0,5 0,1 35 pH (Und) SSTLM -1 (mg.L ) SSVLM -1 (mg.L ) SSV/SST pH 6,7 6,4 4.747 4.530 8.330 2.400 1.192 35 3.542 3.420 6.800 1.400 1.010 35 0,7 0,7 0,8 0,6 0,0 33 6,5 6,2 TRC COV Total A/M (d) (kg DBO5.(m3.d)-1) (kg DBO5.(kg SSVLM)-1) 5,3 5,6 7,3 3,2 1,1 27 1,5 1,4 2,8 0,5 0,5 34 0,6 0,5 1,5 0,2 0,2 33 19 REC Estadigrafo Factor Alfa α - PROMEDIO MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIACIÓN No Datos 18 SSTLM (mg.L 1 ) SSVLM -1 (mg.L ) SSV/SST 6.306 6.375 8.990 3.510 1.570 34 4.588 4.675 6.820 2.670 1.174 34 0,7 0,8 0,8 0,4 0,1 34 pH (Und) 0,2 0,2 0,5 0,1 0,1 30 4 ANEXO 5. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 1 Día de Operación: 47 Día de Operación: 52 40 35 30 25 20 15 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 0 0 10 15 20 25 30 3227mg.L-1 2510 mg.L-1 5 10 1434 mg.L-1 2820 mg.L-1 y = -0,870x + 51,48 R² = 0,995 y = -0,595x + 50,97 R² = 0,991 25 y = -1,513x + 43,10 R² = 0,988 10 5 Altura de la interfase (cm) 40 15 15 20 25 0 2480 mg.L-1 1780 mg.L-1 560 mg.L-1 RC 10 15 15 10 0 RE 5 5840 mg.L-1 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 30 3227mg.L-1 2510 mg.L-1 1434 mg.L-1 Lineal (3585 mg.L-1) Lineal (3227mg.L-1) Lineal (2510 mg.L-1) Lineal (1434 mg.L-1) 15 20 25 30 4700 mg.L-1 3356 mg.L-1 1040 mg.L-1 RC RE Día de Operación: 55 y = -0,290x + 50,97 R² = 0,997 45 40 35 y = -1,102x + 56,41 R² = 0,998 30 y = -0,948x + 54,93 R² = 0,991 25 y = -3,86x + 51,74 R² = 0,998 20 15 y = -3,805x + 51,73 R² = 0,991 y = -1,4x + 47,14 R² = 0,980 10 y = -3,492x + 51,67 R² = 0,991 45 40 35 y = -0,533x + 54,5 R² = 0,992 y = -0,241x + 53,00 R² = 0,962 y = -0,312x + 52,97 R² = 0,972 y = -0,869x + 53,26 R² = 0,980 30 25 20 15 y = -1,535x + 32,86 R² = 0,977 10 5 0 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 3585 mg.L-1 10 50 0 5 20 Tiempo de sedimentación (min) 5 0 25 30 50 y = -0,464x + 52,40 R² = 0,991 20 30 Día de Operación: 52 45 30 35 Tiempo de sedimentación (min) Día de Operación: 47 50 35 40 0 0 Tiempo de sedimentación (min) 3585 mg.L-1 45 5 Altura de la interfase (cm) 5 50 Altura de la interfase (cm) 45 0 Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 55 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 2820 mg.L-1 560 mg.L-1 Lineal (2820 mg.L-1) Lineal (560 mg.L-1) 2480 mg.L-1 RC Lineal (2480 mg.L-1) Lineal (RC) 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 1780 mg.L-1 RE Lineal (1780 mg.L-1) Lineal (RE) 5840 mg.L-1 1040 mg.L-1 Lineal (5840 mg.L-1) Lineal (1040 mg.L-1) 4700 mg.L-1 RC Lineal (4700 mg.L-1) Lineal (RC) 3356 mg.L-1 RE Lineal (3356 mg.L-1) Lineal (RE) 30 ANEXO 5. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 1 Día de Operación: 57 Día de Operación: 63 40 35 30 25 20 15 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 0 0 10 15 20 25 30 4540 mg.L-1 4880 mg.L-1 5 2310 mg.L-1 1490 mg.L-1 4240 mg.L-1 35 30 25 y = -1,264x + 47,76 R² = 0,981 20 15 10 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 6040 mg.L-1 2310 mg.L-1 Lineal (4540 mg.L-1) Lineal (1490 mg.L-1) 4540 mg.L-1 1490 mg.L-1 Lineal (4880 mg.L-1) 1990 mg.L-1 25 20 15 10 25 30 0 5 1160 mg.L-1 30 RC RE 15 20 25 30 2130 mg.L-1 2720 mg.L-1 1800 mg.L-1 1000 RC RE Día de Operación: 70 y = -0,147x + 51,55 R² = 0,974 y = -0,477x + 52,79 y = -0,932x + 58,38 R² = 0,996 R² = 0,983 25 20 y = -1,523x + 55,54 R² = 0,990 15 10 y = -0,985x + 40,90 R² = 0,970 y = -2,486x + 51,49 R² = 0,964 y = -0,918x + 57,77 R² = 0,986 y = -1,380x + 56,63 R² = 0,995 45 40 35 30 y = -2,573x + 54,73 R² = 0,972 25 y = -1,077x + 44,06 R² = 0,967 20 y = -1,085x + 56,59 R² = 0,991 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 4240 mg.L-1 1160 mg.L-1 Lineal (4240 mg.L-1) Lineal (1160 mg.L-1) 3080 mg.L-1 RC Lineal (3080 mg.L-1) Lineal (RC) 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) Tiempo de sedimentación (min) 4880 mg.L-1 Lineal (6040 mg.L-1) Lineal (2310 mg.L-1) 10 Tiempo de sedimentación (min) 50 30 0 15 3080 mg.L-1 35 5 10 20 40 0 5 15 45 5 0 30 Día de Operación: 63 Altura de la interfase (cm) 40 10 50 y = -0,089x + 50,66 R² = 0,958 y = -0,284x + 52,00 R² = 0,976 y = -0,237x + 51,01 R² = 0,975 y = -0,859x + 54,95 R² = 0,978 45 35 Tiempo de sedimentación (min) Día de Operación: 57 50 40 0 0 Tiempo de sedimentación (min) 6040 mg.L-1 45 5 Altura de la Interfase (cm) 5 50 Altura de la interfase (cm) 45 0 Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 70 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 1990 mg.L-1 RE Lineal (1990 mg.L-1) Lineal (RE) 1800 mg.L-1 RC Lineal (2130 mg.L-1) Lineal (RE) 2130 mg.L-1 RE Lineal (2720 mg.L-1) 2720 mg.L-1 Lineal (1800 mg.L-1) Lineal (RC) 30 ANEXO 5. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 1 Día de Operación: 101 Día de Operación: 103 40 35 30 25 20 15 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 0 0 5 10 15 20 25 2500 mg.L-1 1850 mg.L-1 1080 mg.L-1 0 5 RC RE 10 4780 mg.L-1 15 20 25 20 y = -3,785x + 53,39 R² = 0,963 15 y = -2,474x + 57,29 R² = 0,995 10 4522 mg.L-1 3230 mg.L-1 20 25 25 2500 mg.L-1 RC Lineal (2500 mg.L-1) Lineal (RC) y = -1,025x + 24,3 R² = 0,993 20 15 10 y = -1,842x + 42 R² = 0,969 y = -1,245x + 31,37 R² = 0,979 1850 mg.L-1 RE Lineal (1850 mg.L-1) Lineal (RE) 20 25 30 2660 mg.L-1 1726 mg.L-1 RC RE y = -0,602x + 54,38 R² = 0,969 45 y = -0,308x + 53,41 R² = 0,988 40 y = -0,04x + 50,45 R² = 0,8 y = -0,499x + 52,72 R² = 0,997 y = -2,471x + 57,55 R² = 0,998 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) Tiempo de sedimentación (min) 3090 mg.L-1 1080 mg.L-1 Lineal (3090 mg.L-1) Lineal (1080 mg.L-1) 30 15 Día de Operación: 104 30 0 15 10 Tiempo de sedimentación (min) 5502 mg.L-1 y = -1,942x + 43,63 R² = 0,974 35 0 10 5 50 40 5 5 5 1679 mg.L-1 45 5 0 15 10 0 Altura de la interfase (cm) y = -1,304x + 55,66 R² = 0,994 y = -0,872x + 57,34 R² = 0,997 y = -0,456x + 55,00 R² = 0,980 y = -1,692x + 53,79 R² = 0,994 Altura de la interfase (cm) 45 25 20 30 50 30 25 Dia de operación: 103 Día de Operación: 101 35 35 30 Tiempo de sedimentación (min) 50 40 40 0 30 Tiempo de sedimentación (min) 3090 mg.L-1 50 45 Altura de la interfase (cm) 45 0 Altura de la Interfase (cm) Día de Operación: 104 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 4780 mg.L-1 4522 mg.L-1 3230 mg.L-1 1679 mg.L-1 Lineal (4780 mg.L-1) Lineal (4522 mg.L-1) Lineal (3230 mg.L-1) Lineal (1679 mg.L-1) 5502 mg.L-1 RC Lineal (2660 mg.L-1) Lineal (RE) 2660 mg.L-1 RE Lineal (1726 mg.L-1) 1726 mg.L-1 Lineal (5502 mg.L-1) Lineal (RC) 30 ANEXO 5. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 1 Día de Operación: 108 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 50 45 40 40 35 30 25 20 15 10 5 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 0 0 5 Tiempo de sedimentación (min) 3975 mg.L-1 3533 mg.L-1 3092mg.L-1 10 15 20 25 30 0 2208 mg.L-1 5780 mg.L-1 883 mg.L-1 4166 mg.L-1 Día de Operación: 106 3080 mg.L-1 RC RE 5815 mg.L-1 y = -0,433x + 52,43 R² = 0,986 30 y = -1,408x + 48,01 R² = 0,977 20 y = -0,902x + 54,82 R² = 0,990 15 y = -3,65x + 44,5 R² = 0,980 10 45 40 20 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 3975 mg.L-1 2208 mg.L-1 Lineal (3533 mg.L-1) Lineal (883 mg.L-1) 3533 mg.L-1 883 mg.L-1 Lineal (3092mg.L-1) 30 y = -2,175x + 53,02 R² = 0,990 15 y = -1,203x + 56,80 R² = 0,989 y = -1,765x + 54,22 R² = 0,990 10 0 10 y = -4,13x + 52,73 R² = 0,999 25 0 5 y = -0,303x + 51,97 R² = 0,993 30 5 0 y = -0,427x + 53,86 R² = 0,997 35 5 25 30 4536 mg.L-1 4071 mg.L-1 2908 mg.L-1 y = -0,630x + 54,51 R² = 0,993 45 40 35 y = -1,241x + 52,69 R² = 0,996 y = -2,085x + 51,71 R² = 0,993 30 25 y = -1,150x + 55,41 R² = 0,998 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 5780 mg.L-1 2874 mg.L-1 Lineal (5780 mg.L-1) Lineal (2874 mg.L-1) 4166 mg.L-1 RC Lineal (4166 mg.L-1) Lineal (RC) 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) Tiempo de sedimentación (min) 3092mg.L-1 Lineal (3975 mg.L-1) Lineal (2208 mg.L-1) 20 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) y = -0,624x + 53,58 R² = 0,993 40 15 Día de Operación: 109 Día de Operación: 108 45 25 10 Tiempo de sedimentación (min) 2874 mg.L-1 50 35 5 Tiempo de sedimentación (min) 50 Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 109 50 45 Altura de la interfase (cm) 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 106 3080 mg.L-1 RE Lineal (3080 mg.L-1) Lineal (RE) 5815 mg.L-1 4536 mg.L-1 4071 mg.L-1 2908 mg.L-1 Lineal (5815 mg.L-1) Lineal (4536 mg.L-1) Lineal (4071 mg.L-1) Lineal (2908 mg.L-1) Constantes de Vesilind 30 ANEXO 5. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 1 Día de Operación: 110 Día de Operación: 111 50 45 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 40 35 30 25 20 15 10 5 0 30 0 5 Tiempo de sedimentación (min) 4600 mg.L-1 3600 mg.L-1 3000 mg.L-1 10 15 20 25 30 Vo (m.h-1) k (kg.m-3) 3,5 3,7 6,1 1,6 1,3 14 0,6 0,5 1,0 0,4 0,2 14 Promedio Mediana Máximo Mínimo Desviación No datos Tiempo de sedimentación (min) 1710 mg.L-1 5152 mg.L-1 Día de Operación: 110 3920 mg.L-1 3020 mg.L-1 2334 mg.L-1 RC RE Día de Operación: 111 50 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) Estadígrafos 45 y = -0,49x + 53,46 R² = 0,983 40 35 30 y = -1,997x + 48,48 R² = 0,987 25 20 y = -1,102x + 50,94 R² = 0,984 y = -1,237x + 47,80 R² = 0,984 15 10 5 y = -0,659x + 55,44 R² = 0,996 45 40 Estadígrafos y = -0,776x + 55,42 R² = 0,987 35 25 y = -1,952x + 59,67 R² = 0,994 20 15 10 y = -1,160x + 53,53 R² = 0,991 y = -1,515x + 50,07 R² = 0,988 y = -1,879x + 47,99 R² = 0,978 0 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 4600 mg.L-1 3600 mg.L-1 3000 mg.L-1 1710 mg.L-1 Lineal (4600 mg.L-1) Lineal (3600 mg.L-1) Lineal (3000 mg.L-1) Lineal (1710 mg.L-1) IVLD (mL.g-1) 30 5 0 IVL ( mL.g-1) 5152 mg.L-1 2334 mg.L-1 Lineal (5152 mg.L-1) Lineal (2334 mg.L-1) 3920 mg.L-1 RC Lineal (3920 mg.L-1) Lineal (RC) 3020 mg.L-1 RE Lineal (3020 mg.L-1) Lineal (RE) 30 Promedio Mediana Máximo Mínimo Desviación No datos RC RE RC 268 250 500 98 95 47 230 237 370 102 56 47 209 212 277 122 44 12 ANEXO 6. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 2 Día de Operación: 6 Día de Operación: 7 40 35 30 25 20 15 10 5 50 Altura de la interfase (cm) 45 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 10 15 20 25 30 5 10 Tiempo de sedimentación (min) 5250 mg.L-1 3938 mg.L-1 3063 mg.L-1 5300 mg.L-1 Altura de la interfase (cm) 40 y = -1,080x + 57,63 R² = 0,998 35 30 y = -1,434x + 57,49 R² = 0,995 15 10 25 20 15 10 30 0 5 10 3450 mg.L-1 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 30 15 20 25 30 Tiempo de sedimentación (min) 1860 mg.L-1 3950 mg.L-1 3720 mg.L-1 2510 mg.L-1 1950 mg.L-1 Día de Operación: 17 50 y = -0,468x + 53,99 R² = 0,992 y = -0,998x + 57,23 R² = 0,983 30 y = -1,986x + 51,51 R² = 0,989 25 y = -1,161x + 52,24 R² = 0,988 20 15 10 0 15 3950 mg.L-1 35 0 10 25 40 5 5 20 45 5 0 15 50 y = -0,222x + 51,22 R² = 0,994 20 30 Día de Operación: 7 45 y = -2,045x + 52,88 R² = 0,993 35 Tiempo de sedimentación (min) 2188 mg.L-1 Día de Operación: 6 50 25 40 0 0 Altura de la interfase (cm) 5 45 5 0 0 Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 17 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 45 y = -0,86x + 55,36 R² = 0,994 40 35 30 y = -1,282x + 50,94 R² = 0,995 25 20 y = -2,448x + 51,01 R² = 0,990 y = -2,77x + 42,67 R² = 0,988 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) Tiempo de sedimentación (min) 5250 mg.L-1 3938 mg.L-1 3063 mg.L-1 5300 mg.L-1 3950 mg.L-1 3450 mg.L-1 3950 mg.L-1 3720 mg.L-1 2510 mg.L-1 2188 mg.L-1 Lineal (5250 mg.L-1) Lineal (3938 mg.L-1) 1860 mg.L-1 Lineal (5300 mg.L-1) Lineal (3950 mg.L-1) 1950 mg.L-1 Lineal (3950 mg.L-1) Lineal (3720 mg.L-1) Lineal (3063 mg.L-1) Lineal (2188 mg.L-1) Lineal (3450 mg.L-1) Lineal (1860 mg.L-1) Lineal (2510 mg.L-1) Lineal (1950 mg.L-1) 30 ANEXO 6. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 2 Día de Operación: 37 Día de Operación: 33 40 35 30 25 20 15 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 0 0 5 10 15 20 25 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 5 10 4368 mg.L-1 3120 mg.L-1 1872 mg.L-1 RC 6336 mg.L-1 RE Día de operación:33 15 20 25 y = -2,317x + 54,93 R² = 0,994 30 y = -2,365x + 78,93 R² = 0,997 y = -0,492x + 58,80 R² = 0,984 y = -0,212x + 51,71 R² = 0,994 y = -1,123x + 57,37 R² = 0,995 25 y = -0,246x + 52,17 R² = 0,935 20 15 10 Altura de la interfase (cm) 35 4928 mg.L-1 3520 mg.L-1 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 6240 mg.L-1 1872 mg.L-1 Lineal (6240 mg.L-1) Lineal (1872 mg.L-1) 4368 mg.L-1 RC Lineal (4368 mg.L-1) Lineal (RC) 30 y = -0,775x + 56,19 R² = 0,996 30 25 0 5 10 10130 mg.L-1 2816 mg.L-1 y = -1,357x + 58,92 R² = 0,995 y = -0,125x + 52,22 R² = 0,959 20 15 10 0 15 10 20 25 30 7091 mg.L-1 5065 mg.L-1 3039 mg.L-1 y = -0,287x + 52,65 R² = 0,937 45 40 y = -0,767x + 58,49 R² = 0,992 y = -2,001x + 59,32 R² = 0,986 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) Tiempo de sedimentación (min) 3120 mg.L-1 RE Lineal (3120 mg.L-1) Lineal (RE) 15 Tiempo de sedimentación (min) y = -0,375x + 53,93 R² = 0,990 35 0 10 15 Día de Operación: 49 40 5 5 20 50 45 5 0 25 30 50 40 30 Día de Operación: 37 50 45 35 Tiempo de sedimentación (min) Tiempo de sedimentación (min) 6240 mg.L-1 40 0 0 30 45 5 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 45 0 Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 49 50 50 2816 mg.L-1 3520 mg.L-1 4928 mg.L-1 6336 mg.L-1 Lineal (2816 mg.L-1) Lineal (3520 mg.L-1) Lineal (4928 mg.L-1) Lineal (6336 mg.L-1) 3039 mg.L-1 5065 mg.L-1 7091 mg.L-1 Lineal (3039 mg.L-1) Lineal (5065 mg.L-1) Lineal (7091 mg.L-1) 30 ANEXO 6. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 2 Día de Operación: 51 Día de Operación: 54 40 35 30 25 20 15 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 0 0 5 10 15 20 25 50 Altura de la interfase (cm) 45 0 30 5140 mg.L-1 3700 mg.L-1 5 10 15 20 25 RC RE 8200 mg.L-1 y = -0,785x + 52,96 R² = 0,989 y = -0,707x + 54,20 R² = 0,957 20 15 10 5600 mg.L-1 4154 mg.L-1 5 10 2720 mg.L-1 8000 mg.L-1 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 30 y = -0,318x + 53,19 R² = 0,988 30 y = -3,001x + 53,06 R² = 0,996 25 20 y = -1,612x + 58,49 y = -0,805x + 57,58 R² = 0,996 R² = 0,995 15 10 0 15 20 25 30 6140 mg.L-1 4860 mg.L-1 3646 mg.L-1 Día de Operación: 58 35 0 15 10 50 40 5 10 15 Tiempo de sedimentación (min) 45 5 5 20 0 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) y = -0,559x + 58,00 R² = 0,983 35 0 25 Día de Operación: 54 y = -0,347x + 51,44 R² = 0,983 25 30 30 50 30 35 Tiempo de sedimentación (min) Día de Operación: 51 40 40 0 0 50 45 45 5 Tiempo de sedimentación (min) Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 58 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 45 y = -0,175x + 53,37 R² = 0,951 40 y = -1,484x + 55,03 R² = 0,998 35 30 y = -0,641x + 53,24 R² = 0,987 25 y = -0,055x + 50,37 R² = 0,954 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 30 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 5140 mg.L-1 3700 mg.L-1 RC 8200 mg.L-1 5600 mg.L-1 4154 mg.L-1 8000 mg.L-1 6140 mg.L-1 4860 mg.L-1 RE Lineal (5140 mg.L-1) Lineal (3700 mg.L-1) 2720 mg.L-1 Lineal (8200 mg.L-1) Lineal (5600 mg.L-1) 3646 mg.L-1 Lineal (8000 mg.L-1) Lineal (6140 mg.L-1) Lineal (RC) Lineal (RE) Lineal (4154 mg.L-1) Lineal (2720 mg.L-1) Lineal (4860 mg.L-1) Lineal (3646 mg.L-1) 30 ANEXO 6. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 2 Día de Operación: 61 Día de Operación: 65 40 35 30 25 20 15 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 0 0 5 10 15 20 25 50 Altura de la interfase (cm) 45 0 30 5180 mg.L-1 4560 mg.L-1 3760 mg.L-1 5 10 15 20 25 2026 mg.L-1 5918 mg.L-1 y = -0,475x + 54,38 R² = 0,986 y = -1,142x + 59,21 R² = 0,996 y = -2,862x + 53,36 R² = 0,985 15 10 5 0 4876 mg.L-1 3798 mg.L-1 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 5180 mg.L-1 4560 mg.L-1 2026 mg.L-1 Lineal (5180 mg.L-1) Lineal (3760 mg.L-1) Lineal (2026 mg.L-1) 10 5 2880 mg.L-1 4822 30 Lineal (4560 mg.L-1) 15 20 25 30 3945 mg.L-1 3068 mg.L-1 2192 mg.L-1 Día de Operación: 66 45 y = -1,297x + 57,59 R² = 0,994 40 y = -0,354x + 54,13 R² = 0,967 35 30 y = -0,202x + 54,50 R² = 0,987 y = -0,621x + 55,86 R² = 0,991 25 20 15 10 45 y = -0,320x + 54,32 R² = 0,983 40 y = -1,261x + 52,50 R² = 0,992 35 30 y = -0,555x + 56,36 R² = 0,981 25 y = -0,955x + 54,68 R² = 0,996 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 0 0 5 Tiempo de sedimentación (min) 3760 mg.L-1 10 50 0 10 15 Tiempo de sedimentación (min) 5 5 20 0 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) y = -0,302x + 53,21 R² = 0,979 40 0 25 Día de Operación: 65 45 20 30 30 50 25 35 Tiempo de sedimentación (min) Día de Operación: 61 30 40 0 0 50 35 45 5 Tiempo de sedimentación (min) Altura de la interfase (cm) Día de Operación: 66 50 Altura de la interfase (cm) Altura de la interfase (cm) 50 5918 mg.L-1 4876 mg.L-1 2880 mg.L-1 Lineal (5918 mg.L-1) Lineal (3798 mg.L-1) Lineal (2880 mg.L-1) 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 3798 mg.L-1 Lineal (4876 mg.L-1) 4822 3945 mg.L-1 3068 mg.L-1 2192 mg.L-1 Lineal (4822) Lineal (3945 mg.L-1) Lineal (3068 mg.L-1) Lineal (2192 mg.L-1) 30 ANEXO 6. VARIABLES DE SEDIMENTABILIDAD DEL LODO FASE 2 Día de Operación: 67 Altura de la interfase (cm) 50 Constantes de Vesilind Fase 2 45 40 35 Estadígrafos 30 25 k (kg.m-3) 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 Tiempo de sedimentación (min) 6963 mg.L-1 5697 mg.L-1 4431 mg.L-1 3165 mg.L-1 Día de Operación: 67 50 Altura de la interfase (cm) Vo (m.h-1) Promedio Mediana Máximo Mínimo Desviación No datos 4,7 4,9 8,1 2,3 1,7 13 0,5 0,6 0,7 0,4 0,1 13 y = -0,13x + 51,89 R² = 0,988 45 y = -0,618x + 58,09 R² = 0,994 y = -0,421x + 56,37 y = -1,192x + 58,54 R² = 0,996 40 35 R² = 0,978 30 Estadígrafos 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 Tiempo de sedimentación (min) 6963 mg.L-1 5697 mg.L-1 4431 mg.L-1 3165 mg.L-1 Lineal (6963 mg.L-1) Lineal (5697 mg.L-1) Lineal (4431 mg.L-1) Lineal (3165 mg.L-1) 30 Promedio Mediana Máximo Mínimo Desviación No datos IVL ( mL.g-1) IVLD (mL.g-1) RC RE RC 242 228 413 106 81 54 226 215 405 136 58 54 205 208 321 97 55 47 ANEXO 7. CARGAS ELIMINADAS Y PRODUCCION DE LODOS FASE 1 CARGA ARA CARGA ART Estadigrafos Promedio Mediana Maximo Minimo Desviacion No datos CARGA DE CARGA DE LODO / CARGA ELIMINADA LODO DE CARGA DE DQO PURGA REMOVIDA - SST % % (Kg SST.(kg SST -1 Reducción Reducción SST (kg.d ) DQOremovida)-1 (kg.d-1) DQO SST 5,1 3,0 0,4 77,6% 79,3% 5,7 2,6 0,2 82,9% 86,4% 8,0 17,1 2,6 93,3% 95,9% 0,1 0,5 0,1 36,7% 3,0% 2,0 2,3 0,4 14,0% 18,9% 46 54 44 CARGA ELIMINADA DQO (kg.d-1) SST (kg.d-1) DQO (kg.d-1) SST (kg.d-1) DQO (kg.d-1) 15,6 15,1 36,3 4,4 6,2 49 6,1 6,3 9,3 2,5 1,7 55 3,1 2,7 5,9 0,4 1,4 49 1,2 1,0 5,6 0,2 1,0 54 11,9 10,9 33,7 3,3 5,9 46 FASE 2 CARGA ARC CARGA ART Estadigrafos Promedio Mediana Maximo Minimo Desviacion No datos CARGA DE CARGA DE LODO / CARGA ELIMINADA LODO DE CARGA DE DQO PURGA REMOVIDA - SST % % (Kg SST.(kg SST -1 Reducción Reducción SST (kg.d ) DQOremovida)-1 (kg.d-1) DQO SST 3,8 4,1 0,6 74,1% 74,3% 3,5 3,8 0,4 76,7% 73,5% 6,6 7,9 1,5 93,6% 96,4% 2,0 0,9 0,1 12,1% 46,9% 1,3 1,8 0,4 16,4% 13,8% 28 34 30 CARGA ELIMINADA DQO (kg.d-1) SST (kg.d-1) DQO (kg.d-1) SST (kg.d-1) DQO (kg.d-1) 11,3 10,2 24,3 4,5 4,3 34 5,0 5,1 6,8 3,0 1,1 31 2,5 2,4 4,9 0,9 0,9 34 1,2 1,1 3,2 0,2 0,7 32 9,0 8,3 20,7 0,6 4,6 30 ANEXO 8. CONCENTRACIONES ST y SV EN LOS PUNTOS DE PURGA Concentracion de Solidos totales y Volatiles de las purgas en Fase 1 Purga Principal Purga 2-4 Flotante Espuma SV SV ST SV Estadigrafo ST (mg.L SV (mg.L ST (mg.L ST (mg.L -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) (mg.L ) ) ) ) ) Promedio 6615 4412 6862 4693 8257 5638 9362 6480 Mediana 6150 4146 6940 4630 6740 4738 7330 4920 Maximo 15040 10080 16240 11720 28360 19100 19820 13380 Minimo 2700 1600 506 346 2088 1364 2120 1420 Desviación 2459 1596 3757 2661 5582 3841 5586 3930 No datos 43 43 38 38 33 33 22 21 Concentracion de Solidos totales y Volatiles de las purgas en Fase 2 Purga Principal Purga 2-4 Flotante Estadigrafo ST (mg.L- SV (mg.L- ST (mg.L- SV ST (mg.L- SV 1 1 1 1 (mg.L-1) (mg.L-1) ) ) ) ) Promedio 7419 5186 8564 5685 10684 7713 Mediana 7260 5300 7769 5500 8328 6132 Maximo 11260 7760 19200 10100 21940 16124 Minimo 2794 1962 2540 1680 4240 2460 Desviación 1937 1476 4103 2504 5436 4091 No datos 29 29 24 24 19 19
