TRATAMIENTO DE AGUASRESIDUALES        UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA             FACULTAD DE INGENIERIA           CATEDR...
CONTENIDO1. GENERALIDADES1.1. Definiciones1.2. Conceptos básicos2. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES     DOMESTICAS E INDUST...
CONTENIDO3. Tratamiento anaerobio3.1. Ventajas y desventajas de los procesos     anaerobios3.2. Aplicaciones y tendencias3...
1. GENERALIDADES    1.1 Definiciones
DEFINICIONESAFLUENTELíquido que ingresa a un reservorio o a un procesode tratamientoEFLUENTELíquido que sale de un reservo...
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DEFINICIONESTIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICOTiempo medio teórico que permanecen laspartículas de líquido en un proceso de tr...
1. GENERALIDADES       1.2 Conceptos
DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO             (DBO)Es la cantidad de oxígeno necesaria para que unapoblación microbiana hetero...
DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO            (DBO)         Principales aplicaciones Medición de la calidad de las aguas residu...
DBO - FORMULACION MATEMATICAAunque en la práctica se ha demostrado que la DBOno es una reacción de primer orden esta presu...
DBO - FORMULACION MATEMATICA  De acuerdo con Streeter y Phelps:     d [DBO   ]α [DBO ]         d [DBO]   −                ...
DBO - FORMULACION MATEMATICA   También:             dL t                      −      = KL                         dt   Int...
DBO - FORMULACION MATEMATICADe acuerdo con lo anterior, la DBO ejercida en cualquiertiempo:                               ...
REPRESENTACION GRAFICA DE LA           DBOc                       Variación de la DBOc             120             100DBO ...
DBO NITROGENADAEn la descomposición de la materiaorgánica se produce material nocarbonáceo como el amoníacoEl nitrógeno am...
REACCIONES DE NITRIFICACION                  BacteriasNH3 + 1,5O2                       NO2- + H++H2O                 Nitr...
EFECTO DE LA DBO NITROGENADA                         RELACION ENTRE DBOc y DBOn               160               140       ...
DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO          (DQO)La DQO es una medida de la cantidad de oxígenoconsumido en la oxidación química d...
PRINCIPIO DE LA DETERMINACION                  −2        +                       +H                                CATALIZ...
CARBONO ORGANICO TOTAL            (COT)La determinación involucra la oxidación de la materiaorgánica mediante un proceso d...
DEMANDA TEORICA DE OXIGENO                (DTO)           Cantidad teórica de oxígeno requerido para           oxidar la f...
CORRELACION ENTRE COT, DTO,               DQO y DBO100 %50 %       COT    DTO    DQO    DBOuc    DBO5
CLASIFICACIÓN DE LOS SÓLIDOSSF: Fracción inorgánica                                                     Sólidos           ...
COMPOSICION APROXIMADA DE         UN AGUA RESIDUAL DOMESTICA                          AGUA RESIDUAL                 99.9% ...
CLASIFICACION PROMEDIO DE SOLIDOS EN     AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS                                   50%              Or...
Concentración típica del agua        residual domésticaPARAMETRO                               UNIDAD                     ...
Composición de las aguas   residuales industriales Dependiendo de la naturaleza de la industria, las aguas residuales pued...
Concentración de las aguas          residuales de industrias típicasINDUSTRIA                  Contaminantes            DB...
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Trat aguas residuales

  1. 1. TRATAMIENTO DE AGUASRESIDUALES UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA CATEDRA INTERNACIONAL 2008 ING. CARLOS JULIO COLLAZOS
  2. 2. CONTENIDO1. GENERALIDADES1.1. Definiciones1.2. Conceptos básicos2. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS E INDUSTRIALES2.1. Introducción2.2. Clasificación sistemas de tratamiento2.3. Tratamientos preliminares2.4. Tratamientos primarios2.5. Tratamientos secundarios2.6. Tratamiento de lodos
  3. 3. CONTENIDO3. Tratamiento anaerobio3.1. Ventajas y desventajas de los procesos anaerobios3.2. Aplicaciones y tendencias3.3. Tipos de reactores3.4. Postratamientos4. Estudio de casos4.1. Tratamiento de aguas residuales con tecnología UASB4.2. Evaluación del módulo
  4. 4. 1. GENERALIDADES 1.1 Definiciones
  5. 5. DEFINICIONESAFLUENTELíquido que ingresa a un reservorio o a un procesode tratamientoEFLUENTELíquido que sale de un reservorio o de un proceso detratamientoEFLUENTE FINALEfluente de una Planta de Tratamiento de AguasResiduales - PTAR
  6. 6. DEFINICIONESAGUA RESIDUAL DOMESTICAResiduos líquidos provenientes de viviendas o deedificaciones comerciales o institucionalesAGUA RESIDUAL INDUSTRIALVertimientos líquidos provenientes de actividades demanufactura o de procesamiento de recursos naturales(variable)AGUAS RESIDUALES MUNICIPALESResiduos líquidos transportados por el alcantarillado de unalocalidad. Incluye aguas residuales domésticas eindustriales. Predominan las aguas residuales de tipodoméstico y se conocen también como aguas negras
  7. 7. DEFINICIONESAGUA CRUDA SUSTRATO Compuesto o sustancia aAfluente sin tratar degradarREACTORReservorio donde se lleva a cabo una transformaciónfisicoquímica o biológica de un sustratoSÓLIDOS TOTALESToda sustancia o material contenida en una muestrade agua excluyendo el agua misma
  8. 8. DEFINICIONESCARGA ORGANICAProducto de la concentración de DQO ó DBO porel caudalCARGA VOLUMETRICACaudal o masa de un parámetro por unidad devolumen y por unidad de tiempoCARGA SUPERFICIALCaudal o masa de un parámetro por unidad de áreay por unidad de tiempo
  9. 9. DEFINICIONESTIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICOTiempo medio teórico que permanecen laspartículas de líquido en un proceso de tratamientoEDAD DE LODOSTiempo medio de residencia celular en un reactor oproceso de tratamientoEFICIENCIA DE TRATAMIENTORelación entre la masa (carga) o concentraciónremovida y la masa (carga) o concentración afluentepara un proceso o sistema de tratamiento
  10. 10. 1. GENERALIDADES 1.2 Conceptos
  11. 11. DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO)Es la cantidad de oxígeno necesaria para que unapoblación microbiana heterogénea estabilice la materiaorgánica biodegradable presente en una muestra deagua residualLa DBO representa una medida indirecta de laconcentración de materia orgánica e inorgánicadegradable o transformable biológicamenteEn condiciones normales de laboratorio la DBO secuantifica a 20ºC durante un período de 5 días, convalores expresados en mg/l O2 (DBO5)
  12. 12. DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO) Principales aplicaciones Medición de la calidad de las aguas residuales y superficiales Establecimiento de límites de descarga Diseño de unidades de tratamiento biológico Evaluación de PTARs
  13. 13. DBO - FORMULACION MATEMATICAAunque en la práctica se ha demostrado que la DBOno es una reacción de primer orden esta presunciónse considera válidaEn una reacción de primer orden la variación de laconcentración con el tiempo es directamenteproporcional a la concentración remanente encualquier momento
  14. 14. DBO - FORMULACION MATEMATICA De acuerdo con Streeter y Phelps: d [DBO ]α [DBO ] d [DBO] − ó − = K [DBO] dt dtdonde: [DBO]: concentración de materia orgánica biodegradable K: constante de velocidad de la reacción
  15. 15. DBO - FORMULACION MATEMATICA También: dL t − = KL dt Integrando, − Kt − ktdonde: Lt = Le = L10Lt = DBO remanente o por ejercer, mg/LL = DBO total o DBOuc, mg/LK = velocidad de reacción base ℮, d-1 (K = 2,303k)k = velocidad de reacción base 10, d-1t = tiempo de reacción, d
  16. 16. DBO - FORMULACION MATEMATICADe acuerdo con lo anterior, la DBO ejercida en cualquiertiempo: − Kt − ktYt = L − Lt = L − ( Le ) = L − ( L − 10 )También, − Kt − kt Yt = L(1 − e ) = L(1 − 10 )donde:Yt = DBO ejercida después de un tiempo t, mg/L
  17. 17. REPRESENTACION GRAFICA DE LA DBOc Variación de la DBOc 120 100DBO (mg/l) Lt 80 60 L= DBOuc 40 Yt= DBOt 20 0 0 2 4 6 8 Tiempos (d)
  18. 18. DBO NITROGENADAEn la descomposición de la materiaorgánica se produce material nocarbonáceo como el amoníacoEl nitrógeno amoniacal es oxidado porbacterias nitrificantes a nitrito y nitrato(ciclo del nitrógeno)Esta demanda de oxígeno se conocecomo DBON
  19. 19. REACCIONES DE NITRIFICACION BacteriasNH3 + 1,5O2 NO2- + H++H2O Nitrosomonas BacteriasH++NO2- +0,5O2 Nitrobacter NO3-+ H2OEn general: NH3 + 2O2 NO3-+ H++H2OEn conclusión se requieren 4,57 mg/l de O2para oxidar 1 mg/L de N
  20. 20. EFECTO DE LA DBO NITROGENADA RELACION ENTRE DBOc y DBOn 160 140 120 DBO (mg/l) 100 DBOc 80 DBOn 60 y = L(1-10-kt) 40 20 0 0 5 10 15 20 TIEMPO (d)
  21. 21. DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO (DQO)La DQO es una medida de la cantidad de oxígenoconsumido en la oxidación química de la materiaorgánica presente en una muestra de aguaPara su determinación se emplea un agenteoxidante fuerte, en medio ácido y con elevadatemperatura, en presencia de un catalizador(sulfato de plata)
  22. 22. PRINCIPIO DE LA DETERMINACION −2 + +H CATALIZADORM. O. + Cr2 O 7 Cr +3 + CO2 + H 2 O ∆Las aguas residuales domésticas poseen relacionespromedio : DQO = 1 .2 − 2 .5 DBO5Entre más baja es esa relación más biodegradable es elresiduo
  23. 23. CARBONO ORGANICO TOTAL (COT)La determinación involucra la oxidación de la materiaorgánica mediante un proceso de combustión, hastaobtener CO2 y H2OEl CO2 liberado es proporcional a la concentración decarbono en la muestra y de esa manera se obtiene elvalor de COTLa concentración de COT es también una medida delgrado de contaminación de una muestra de agua y porlo tanto puede correlacionarse con la DQO y la DBO
  24. 24. DEMANDA TEORICA DE OXIGENO (DTO) Cantidad teórica de oxígeno requerido para oxidar la fracción orgánica de un desecho hasta dióxido de carbono y agua C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O 180 192Ejemplo: La DTO de una solución de glucosa de 300 mg/L será: DTO = 192/180 x 300 DTO = 321 mg/L
  25. 25. CORRELACION ENTRE COT, DTO, DQO y DBO100 %50 % COT DTO DQO DBOuc DBO5
  26. 26. CLASIFICACIÓN DE LOS SÓLIDOSSF: Fracción inorgánica Sólidos Sólidos SSF Suspendidos Suspendidos Fijos Sólidos Totales Totales Fijos SST STF Sólidos SSV Suspendidos Volátiles Sólidos Totales STT Totales Sólidos SDF Disuelltos Fijos STV SDT Sólidos Totales Sólidos Sólidos Volátiles Disueltos SDV Disuelltos Totales Volátiles SV: Fracción orgánica
  27. 27. COMPOSICION APROXIMADA DE UN AGUA RESIDUAL DOMESTICA AGUA RESIDUAL 99.9% 0.1% Agua Sólidos 70% 30% Orgánicos InorgánicosProteínas Carbohidratos Grasas Arenas Metales 65% 25% 10% Sales Fuente: Díaz, C.
  28. 28. CLASIFICACION PROMEDIO DE SOLIDOS EN AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS 50% Orgánico 75% Sedimentables Mineral 25% Suspendidos 30% Orgánico 75% No sedimentables 50% Mineral 25%TOTALES 10% Orgánico 80% Coloidal 70% Mineral 20% Disueltos Orgánico 40% Soluble 90% Mineral 60%
  29. 29. Concentración típica del agua residual domésticaPARAMETRO UNIDAD RANGO Mínimo Máximo PromedioDBO5 mg/l 110 400 210DQO mg/l 250 1000 500SST mg/l 100 350 210NTK mg/l 20 85 35Fósforo Total mg/l 4 15 7Grasas y Aceites mg/l 50 150 90ColiformesTotales NMP/100 ml 106 109 107Coliformes Fecales NMP/100 ml 103 107 106Fuente: Tratamiento de aguas residuales (Romero,J.)
  30. 30. Composición de las aguas residuales industriales Dependiendo de la naturaleza de la industria, las aguas residuales pueden contener una amplia variedad de contaminantes, entre otros:CONTAMINANTE EFECTOSOrgánicos solubles Agotan el oxígeno disueltoSólidos suspendidos Agotan el oxígeno disuelto y emanan gasesOrgánicos trazas Imparten olor, sabor y toxicidadMetales pesados Son tóxicosTurbiedad y color Afecta la estética de los cuerpos receptoresNutrientes (P y N) Producen eutroficaciónSustancias refractarias Resistentes a la biodegradación y tóxicosAceites y flotantes Insignificante en la mayoría de los casosSustancias volátiles Contaminan el aire (H2S y otros COV)
  31. 31. Concentración de las aguas residuales de industrias típicasINDUSTRIA Contaminantes DBO5 DQO SST (mg/L) (mg/L) (mg/L)Cervecerías Carbohidratos y 500 - 1300 1700 90 proteínasDestilerías Carbohidratos 7000 - 20000 10000 - 60000 BajoLácteos Carbohidratos, grasas, 1000 - 2500 1500 - 3000 200 - 400 proteínasEnlatados (frutas) Carbohidratos y sólidos 500 - 2000 variable variable suspendidosMataderos, Proteínas y sólidos 1500 - 2500 2000 - 4000 800frigoríficos suspendidosCurtiembres Proteínas, sólidos 1000 - 2000 2000 - 4000 2000 - 3000 suspendidos y sulfurosRefinerías de azúcar Carbohidratos, sólidos 200 - 1700 1000 - 3000 150 - 600 suspendidos

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