Tratamiento de Aguas residuales - lodos activados

1. 1
PROPUESTA DE DISEÑO DE UNA PTAR EN LA COMUNA 4 DEL MUNICIPIO
DE BARRANCABERMEJA, POR MEDIO DE UN SISTEMA LODOS ACTIVADOS
Z

2. 2
CONTENIDO
pág.
1.INTRODUCCIÓN 5
2. JUSTIFICACIÓN 6
3. OBJETIVOS 7
3.1 OBJETIVO GENERAL 7
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 7
4. MARCO REFERENCIAL 8
4.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR
LODOS ACTIVADOS.
8
4.2 ELEMENTOS BÁSICOS DE LAS INSTALACIONES DEL
PROCESO DE LODOS ACTIVADOS:
9
4.2.1 Tanque de aireación. 9
4.2.2 Tanque sedimentador. 9
4.2.3 Equipo de inyección de oxígeno. 9
4.2.3 Sistema de retorno de lodos. 9
4.2.4 Exceso de lodos y su disposición. 9
4.3 OPERACIÓN BÁSICA 9
4.3.1 Pre-tratamiento/ajuste de aguas residuales 9
4.3.2 Remoción de DBO en un Tanque de Aireación 9
4.3.3 Separación sólido-líquido en el Tanque de Sedimentación 10
4.4 DESCARGA DEL EXCESO DE LODOS 10
4.5 ROL DE LAS BACTERIAS 10
4.5.1 Clasificación por fuente de energía 10
4.5.2 Clasificación por fuente de carbón 11
4.5.3 Uso de bacterias benéficas 11
4.6 MÉTODOS USADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS EN
EXCESO (DESECHADOS)
11
4.6.1 Espesado de lodos: 11

3. 3
4.6.2 Digestión de los lodos: 12
4.6.3 Digestión aerobia 12
4.6.4 Digestión anaerobia 12
4.6.5 Deshidratación de lodos 12
4.7 PARÁMETROS NECESARIOS 12
4.7.1 Caudales 12
4.7.2 Caracterización 12
4.7.3 Tratamiento primario 12
4.8 CONTROL DE SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS 14
4.9 LODOS ACTIVADOS MEZCLA COMPLETA 14
4.9.1 Aireación extendida 15
5 PROBLEMAS OPERATIVOS 16
5.1 VENTAJAS / DESVENTAJAS 17
5.1.1 VENTAJAS 17
5.1.2 DESVENTAJAS 18
RECOMENDACIONES 18
VARIABLES 20
6.EJERCICIO 21
7. MODELO GUÍA PLANTA DE LODOS ACTIVADOS MANCHAY-
PERÚ
23
7.1 Tratamiento Primario: 23
7.2 Tratamiento Secundario 23
7.3 Tratamiento Terciario 23
8 TRATAMIENTO DE AGUAS 23
8.1 Tratamiento Preliminar 23
8.2Tratamiento secundario 24
8.3Tratamiento terciario 24
9. TRATAMIENTOS DE LODOS 25
CONCLUSIÓN 26
BIBLIOGRAFÍA 27

4. 4
1. INTRODUCCIÓN
Actualmente uno de los problemas que más preocupa a la humanidad es la gran
cantidad de contaminantes que se desechan en el agua. Barrancabermeja aqueja
este gran problema es por ello la propuesta de diseño de una ptar en la comuna
cuatro, el tratamiento de estas aguas residuales es de gran importancia ya que
ofrece una alternativa de solución a éstos; para que esto se logre se recurre a
muchos métodos de los cuales los más utilizados son los que involucran
microorganismos debido a que son económicos, eficientes y no generan
subproductos contaminantes. El empleo de lodos activados ofrece una alternativa
para el tratamiento de aguas residuales ya que poseen una gran variedad de
microorganismos capaces de remover materia orgánica presente en el agua, esto
se ve favorecido por el uso de reactores que proveen de las condiciones
necesarias para la biodegradación.

5. 5
2. JUSTIFICACIÓN
Este trabajo tiene como argumento presentar una propuesta de diseño para la
comuna cuatro en el municipio de Barrancabermeja, teniendo en cuenta la
necesidad de tratar las aguas domesticas ya que el aporte de estas agua están
deteriorando la ciénaga juan esteban, por consiguiente el diseño propuesto para
esta población es utilizar un sistema de lodos activados en el cual se remueva
gran parte de la materia orgánica y se obtenga una buena eficiencia en el proceso.

6. 6
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales que se adapte a la comuna
4 y que cumpla con la normatividad vigente.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Obtener una eficiencia en el proceso por medio de la biodegradación y la
biosíntesis la remoción de la materia orgánica, baja demanda bioquímica de
oxigeno (DBO) y solidos suspendidos (SS).
- Lograr un buen manejo en la PTAR para una óptima depuración de las
aguas residuales con el fin de que la ciénaga juan esteban vuelva a tener las
condiciones necesarias para el desarrollo de la flora y la fauna.
- Reutilizar el efluente de la PTAR en actividades tales como riego, cultivo de
peces, recreación, generación de energía hidroeléctrica, etc.

7. 7
4. MARCO REFERENCIAL
4.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR
LODOS ACTIVADOS.
El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo
biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque denominado
reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un
tanque de sedimentación, lugar del cual son recirculados nuevamente al tanque
aireador o reactor.
En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente
mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les
sirve de sustrato alimenticio. Es importante indicar que la mezcla o agitación se
efectúa por medios mecánicos superficiales o sopladores sumergidos, los cuales
tiene doble función:
1) producir mezcla completa
2) agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle.

8. 8
4.2 ELEMENTOS BÁSICOS DE LAS INSTALACIONES DEL PROCESO DE
LODOS ACTIVADOS:
4.2.1 Tanque de aireación. Estructura donde el desagüe y los microorganismos
(incluyendo retorno de los lodos activados) son mezclados.
4.2.2 Tanque sedimentador. El desagüe mezclado procedente del tanque es
sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose
un desagüe tratado clarificado.
4.2.3 Equipo de inyección de oxígeno. Para activar las bacterias heterotróficas.
4.2.3 Sistema de retorno de lodos. El propósito de este sistema es el de
mantener una alta concentración de microorganismos en el tanque de aireación.
Una gran parte de sólidos biológicos sedimentables son retornados al tanque de
aireación.
4.2.4 Exceso de lodos y su disposición. El exceso de lodos, debido al
crecimiento bacteriano en el tanque de aireación, es eliminado, tratado y
dispuesto.
4.3 OPERACIÓN BÁSICA
4.3.1 Pre-tratamiento/ajuste de aguas residuales
En algunos casos las aguas residuales deben ser acondicionadas antes de pasar
al proceso de lodos activados, esto es debido a que ciertos elementos inhiben el
proceso biológico. Algunos de estos casos son:
 Sustancias dañinas a la activación microbiana, tal como la presencia de
cloro.
 Grandes cantidades sólidos. Se utilizan cribas o rejas en un tanque de
sedimentación primaria para los sólidos fácilmente sedimentables
 Aguas residuales con valores anormales de pH. Se debe realizar un
proceso de neutralización el cual es indispensable para el desarrollo
bacteriano.
 Desagües con grandes fluctuaciones de caudal y calidad de las aguas
residuales incluyendo concentración de DBO. Se homogeniza las aguas en
un tanque de igualación.
4.3.2 Remoción de DBO en un Tanque de Aireación
Las aguas residuales crudas mezcladas con el lodo activado retornado del tanque
sedimentador final es aireado hasta obtener 2 mg/l de oxígeno disuelto o más. En

9. 9
este proceso, una parte de materia orgánica contenida en los desagües es
mineralizada y gasificada y la otra parte es asimilada como nuevas bacterias.
4.3.3 Separación sólido-líquido en el Tanque de Sedimentación
Los lodos activados deben ser separados del licor mezclado provenientes del
tanque de aireación. Este proceso se realiza en el tanque de sedimentación,
concentrándolos por gravedad. La finalidad de este proceso es conseguir un
efluente clarificado con un mínimo de sólidos suspendidos y asegurar el retorno
del lodo.
4.4 DESCARGA DEL EXCESO DE LODOS
Con la finalidad de mantener la concentración de los lodos activados en el licor
mezclado a un determinado valor, una parte de los lodos son eliminados del
sistema a lechos de secado o espesadores con filtros mecánicos (filtros prensa, de
cinta etc.) para posteriormente disponer el lodo seco como residuo sólido.
Un aspecto importante del proceso de tratamiento de aguas residuales mediante
lodos activados es el uso flóculos biológicos en los lodos activados compuestos de
bacterias heterotróficas y son el elemento principal para la purificación. El proceso
de tratamiento tiene dos importantes características:
1) Eficiente remoción de materia orgánica.
2) Eficiente separación de sólidos.
4.5 ROL DE LAS BACTERIAS
Las bacterias juegan un rol preponderante en el tratamiento biológico. Las
bacterias son clasificadas de acuerdo a sus características bioquímicas:
a) Clasificación por fuente de energía y carbón:
4.5.1 Clasificación por fuente de energía
Fotosintéticas.
Quimiosintéticas.
Reacción Oxidación-Reducción Inorgánica.

10. 10
4.5.2 Clasificación por fuente de carbón
Reacción Oxidación-Reducción Orgánica-Carbón Orgánico
b) Clasificación por su forma de vida
1. De crecimiento suspendido, con existencia de flóculos orgánicos (Lodos
Activados).
2. De crecimiento adherido donde el crecimiento bacterial se realiza en un medio
de apoyo (piedras o cualquier otro medio artificial). Se utilizan en procesos con
filtros percoladores.
c) Clasificación por uso de oxígeno Organismos aeróbicos. Existen solo
cuando existe una fuente de oxígeno molecular.
Organismos anaeróbicos. Su existencia está condicionada a la ausencia de
oxígeno.
Organismos facultativos. Tiene la capacidad de sobrevivir con o sin oxígeno.
4.5.3 Uso de bacterias benéficas
Existen compuestos bacterianos comerciales que se utilizan para acelerar el
proceso de degradación biológica. Uno de estos productos es el que se conoce
comercialmente como Enziclean, que es una mezcla de bacterias aeróbicas
anaeróbicas y facultativas seleccionadas por su gran actividad y agresividad,
compitiendo favorablemente contra las bacterias patógenas que se encuentran en
las aguas residuales.
4.6 MÉTODOS USADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS EN EXCESO
(DESECHADOS)
Los residuos del tratamiento de las aguas residuales, lodos en exceso, no pueden
ser desechados sin un tratamiento adecuado; los procesos más comunes
aplicados son los siguientes:
4.6.1 Espesado de lodos: el espesado tiene por objetos:
 Reducción del volumen de fangos activados en proceso de declive.
 Homogeneización de los lodos procedentes de los decantadores.
 Ahorro de medios técnicos.

11. 11
4.6.2 Digestión de los lodos: por microorganismos consumidores; existen dos
tipos de digestión, según sea, el metabolismo bacteriano:
4.6.3 Digestión aerobia: es la eliminación en presencia del aire de la parte
fermentable (biomasa) de los lodos activados.
4.6.4 Digestión anaerobia: es un proceso en ausencia de aire, por el cual, la
biomasa se descompone en metano y CO2.
4.6.5 Deshidratación de lodos: es la eliminación del mayor porcentaje posible del
agua contenida en los lodos. El proceso se puede dar por alguna de las siguientes
operaciones unitarias:
 Eras de secado.
 Lagunas de fangos.
 Filtración al vacío.
 Centrifugación.
 Filtro banda.
 Filtro prensa.
 Secado: directo o indirecto.
4.7 PARÁMETROS NECESARIOS
En general se recomienda determinar los siguientes datos
4.7.1 Caudales: promedio, diario máximo diario, máximo horario; actuales y de
diseño.
4.7.2 Caracterización: - DBO promedio diario, máxima en cuatro horas.
- Sólidos suspendidos totales y volátiles, promedio diario.
- pH, valores instantáneos.
- Alcalinidad y acidez si pH > 5,5 o < 9,0.
- Grasas y aceites.
- Metales pesados.
4.7.3 Tratamiento primario
 Si los sólidos suspendidos exceden de 200 mg/L se prefiere proveer
sedimentación con carga superficial menor de 40 m3/m2 d.
 Si las grasas y aceites exceden de 100 mg/L es recomendable remover
grasas y aceites.
 Si hay metales pesados: cadmio, cobre, cromo, plomo, mercurio, níquel, y
zinc, deben removerse.

12. 12
 Si existen concentraciones altas de solidos coloidales hay que evaluar
coagulación como pretratamiento.
 Si existe acidez mineral, pH < 4,5; debe hacerse neutralización.
 Si existen pesticidas o tóxicos, deben removerse previamente.
 Si la concentración de H2S supera los 50mg/L, debe hacerse remoción
previa de H2S.
 Si la carga orgánica, en Kg DBO/d, en muestras compuestas de cuatro
horas, varia en relaciones mayores de 3:1, debe considerarse el diseño de
un tanque de igualamiento.
Los sedimentadotes secundarios deben cumplir básicamente con dos funciones:
• La clarificación, es decir producir un efluente relativamente libre de sólidos
en suspensión (Permite la disminución de la DBO). Directamente
relacionada con la calidad que se desea obtener en el líquido a tratar, ya
que los sólidos en suspensión que no pueden separarse en esta etapa del
proceso contribuyen con una determinada demanda de oxígeno.
 El espesamiento, o sea, generar un barro suficientemente concentrado en
el fondo del sedimentador.
Se recomienda el uso de sedimentadotes circulares, que presentan mayor
eficiencia hidráulica. Es conveniente que sean profundos, debido a la presencia de
sólidos en proceso de decantación. Cuánto más profundo es, es mayor el tiempo
para que las partículas interactúen entre sí, y puedan agregarse, disminuyendo
así, la concentración de sólidos que sale del sedimentador.
La purga de barros se utiliza para eliminar los barros en exceso, y de esta forma,
evitar la saturación de microorganismos en el reactor biológico, manteniendo
aproximadamente constante su concentración, y de esta manera, evitar un alto
contenido de microorganismos en el líquido tratado.
Los lodos en exceso tienen un alto contenido de agua y de materia orgánica. Es
por ello, que no pueden ser dispuestos o depositados directamente, dado que
sufrirían putrefacción, generando malos olores y atrayendo vectores. Requieren de
un tratamiento previo a su disposición.

13. 13
4.8 CONTROL DE SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS
Se requiere un estrecho control sobre algunas variables operacionales del sistema
de tratamiento. Las más importantes son: las concentraciones de oxígeno disuelto
y sólidos suspendidos en el líquido dentro del reactor, la relación F/M, la edad del
barro qc y los caudales de purga y recirculación.
 El control sobre la concentración de OD (valores del orden de 2 mg/l) tiene
como beneficio:
 Disminuir la posibilidad de proliferación de algunos tipos de organismos
filamentosos.
 Evitar la anaerobiosis del barro biológico.
 Ahorrar energía de aireación.
Si la concentración de oxígeno disuelto es superior al valor recomendado, se
pierde oxígeno sin ser aprovechado; y en concentraciones menores, es
ineficiente.
Si OD > 2 mg/l, predomina la resistencia de la transferencia del gas al líquido
Si OD < 1,5 mg/l, predomina la resistencia de la transferencia del líquido al sólido.
Si OD es » 1,5 – 2 mg/l, el floc biológico se mantiene con OD, y el sistema de
tratamiento resulta aerobio. Si el gradiente es bajo, se pueden generar zonas
anaerobias dentro del floc biológico, generándose gases por lo que la densidad del
floc disminuye y el lodo biológico tiende a flotar, sin incorporarse en la masa del
líquido.
 Mantener las relaciones F/M o edades del barro compatibles con el buen
funcionamiento del proceso biológico, para lograr los beneficios:
 Mantener la calidad promedio del líquido residual tratado
 Minimizar las sobrecargas sobre le etapa de sedimentación secundaria
Tanto la relación F/M como que se pueden ser controladas a través de la purga de
lodos. No es necesario estimar la temperatura de operación en el lodo activado,
por la cantidad de biomasa (la temperatura no es un factor determinante).
4.9 LODOS ACTIVADOS MEZCLA COMPLETA
En este sistema tanto el líquido afluente como el barro biológico recirculado se
introducen en distintos sectores de la cámara de aireación a fin de lograr una
distribución uniforme de la carga orgánica y de los microorganismos que

14. 14
intervienen en el proceso, como consecuencia el requerimiento de oxígeno es
uniforme en todo el reactor. Otra característica es que, debido a la mezcla
“instantánea” del líquido alimentado este tipo de procesos soporta mejor las
descargas puntuales de compuestos tóxicos, así como las variaciones de carga
del líquido afluente.
Para lograr condiciones de flujo hidráulico próximos a la mezcla completa, estos
tanques de aireación se construyen con relaciones largo/ ancho próximos a la
unidad.
4.9.1 Aireación extendida
Sistemas sobredimensionados.
Emplea tiempos de residencia hidráulicos de hasta 24 horas y tiempos de
residencia celular qc > 14 días.
Comparado con el proceso convencional, son procesos que generan relativamente
poca biomasa en exceso, pero el requerimiento de oxígeno es mayor, para la
degradación de materia orgánica y la nitrificación. Por ello, se necesita una mayor
potencia de aireación (mayor gasto energético).
Operan en la zona de respiración endógena de la curva de crecimiento “batch” de
microorganismos”. La relación F/M es baja. Hay déficit de alimento. Predomina la
muerte de microorganismos. Éstos aportan los nutrientes necesarios para que los
microorganismos vivos los aprovechen.
Debido a los extensos tiempos de tratamiento (operan en la zona de respiración
endógena de la curva de crecimiento) los barros biológicos se encuentran
suficientemente estabilizados como para ser dispuestos directamente, luego de
disminuir su contenido de agua. Esto es, debido a que el poco alimento, los obliga
a consumir parte de su material de reserva.
En el sistema convencional no se puede asegurar la nitrificación completa, por lo
menos en invierno. En cambio, un sistema de lodos activados de aireación
extendida, me asegura la nitrificación en cualquier época del año, incluso a bajas
temperaturas.

15. 15
5 PROBLEMAS OPERATIVOS
Las dificultades operacionales observadas comúnmente en los procesos de barros
activados suelen estar directamente relacionadas con el mal funcionamiento de la
clarificación en la etapa de sedimentación secundaria. Es decir, una excesiva
cantidad de sólidos biológicos en el líquido efluente, incrementando la DBO5 del
efluente en unos 0,6 mg por cada mg de SST, producto de una baja
sedimentabilidad.
Algunas de las razones por las cuales la decantación en el sedimentador
secundario es menor son:
 Si la concentración de sólidos es elevada, mayor es la dificultad para que el
material decante. Si los SST son similares, ésta no es la razón de que la
decantación disminuya.
 Bulking (“abultamiento del lodo”): debido a la presencia de
microorganismos filamentosos, los flocs normales no pueden interactuar
eficientemente, y por ello, no decantan. No hay agregación de
partículas. Interfiere en la sedimentación y compactación del barro.
Si hay bulking, el material decantado en el sedimentador secundario va a estar
cercano en la interfase, por lo que puede ser arrastrado por el líquido. Por lo tanto,
la calidad del afluente tratado es relativamente baja.
Una cantidad limitada de estos microorganismos no necesariamente afecta la
calidad del líquido tratado, por el contrario, permite mejorar el tratamiento. Esto es,
debido a que permite obtener un líquido clarificado con menor cantidad de material
en suspensión, ya que los microorganismos filamentosos captan aquellas
partículas que, de otra manera, no decantarían.
Si el bulking es demasiado elevado, el lodo no decanta, y el sedimentador no
actúa, dando concentraciones altas de sólidos en el líquido de salida.
El fenómeno de Bulking en un lodo biológico está asociado con:
 Pobre sedimentabilidad, que se manifiesta en una baja velocidad de
sedimentación.

16. 16
 Pobre compresibilidad, que se manifiesta en una relativamente baja
concentración de barros en el fondo del sedimentador secundario
Un lodo activado tiene problemas de Bulking cuando el IVL > 200 ml/g.
Causas del Bulking:
 Desarrollo de gran cantidad de organismos filamentosos.
 Bajo pH
Un pH ácido genera condiciones óptimas para el crecimiento de los
microorganismos filamentosos.
 Alta carga orgánica, acompañado con déficit de OD
Los microorganismos filamentosos son muy finitos, por lo que el gradiente de OD
les es suficiente.
Los microorganismos normales probablemente no van a tener suficiente cantidad
de oxígeno para crecer normalmente. El gradiente de oxígeno disuelto les es
insuficiente.
 Déficit de macronutrientes
 Baja carga orgánica (concentración de sustrato baja), la velocidad de
crecimiento de las filamentosas es mayor que los flocs normal.
5.1 VENTAJAS / DESVENTAJAS
5.1.1 VENTAJAS:
 Flexibilidad de operación a través de un control racional de la biomasa
presente en el proceso.
 Alta Eficiencia de remoción de carga orgánica sustancialmente más alta
que la que se alcanza en otros procesos como los del tipo Convencional por
Cultivo Fijo.
 Minimización de Olores y Ausencia de insectos.
 Puede incorporar Desnitrificación al proceso.
 Posibilidades de regular energía consumida para variaciones de carga
orgánica.

17. 17
 Prescinde de sedimentación primaria. Los lodos generados son altamente
mineralizados por lo que no requieren de tratamiento posterior.
 Generación de lodos secundarios “estabilizados” que al igual que los
sistemas convencionales pueden ser aprovechados como fertilizantes,
mejoradores de suelo y obtención de biogás, entre otras.
5.1.2 DESVENTAJAS:
 Requiere mayor Sofisticación y Mantenimiento.
 Dependencia con la temperatura del efluente a tratar y condiciones de
entrada como Ph y presencia de compuestos tóxicos.
 Riesgo de taponamiento de los dispositivos de aireación durante ciclos
operativos específicos.
 Requiere de un control permanente, tanto operativo como de análisis de
laboratorio.
 Altos costos de operación, asociados fundamentalmente a los
requerimientos de oxígeno.
 Bajo abatimiento bacteriológico, logrando en general abatir no más allá de
un ciclo logarítmico en términos de Coliformes Fecales, con la consecuente
necesidad de efectuar desinfección final al efluente.
RECOMENDACIONES
• Es recomendable su uso en aguas servidas domésticas de grandes
ciudades y alta densidad poblacional, con población superior a 15.000
habitantes.
• Tolera grandes cargas iniciales.
• Se recomienda considerar que la calidad inicial del efluente, determinará la
calidad futura del lodo y su valor asociado.

18. 18
CONDICIONES OPERATIVAS
 (*) Temperatura de operación ideal para el mejor desempeño de la
tecnología es entre 35-37°C.
 (**) El caudal máximo de operación no tiene limitaciones ya que éste es
definido en el diseño.
 (***) Vida útil referida a los equipos y motores con un adecuado manejo de
mantención.

19. 19
VARIABLES
 ϴ = tiempo de retención hidráulica o tiempo de retención.
 Q = caudal de aguas residuales pero sin incluir el caudal de recirculación.
 V = volumen del tanque de aireación.


𝐀
𝐌
= relación alimento / microorganismo, g DBO por dia por gramo de
SSVLM, d-1.
 Q = caudal de aguas residuales crudas, m3/d.
 So = DBO del agua residual cruda, mg/L.
 V = volumen del líquido en el tanque de aireación, m3.
 X = SSVLM, concentración de sólidos suspendidos volátiles en el tanque de
aireación, mg/L.
 ϴc = tiempo promedio de retención celular con base en el volumen del
tanque de aireación, d.
 Qw = caudal de lodo dispuesto, m3/d.
 XR = concentración de SSV en el lodo dispuesto, m3/d.
 Qe = caudal del efluente tratado, mg/L.
 Xe = concentración de SSV en el efluente tratado, mg/L.
 So = DBO del afluente, mg/L.
 Se = DBO del efluente, mg/L.
 Kd = coeficiente de declinación endógena, d-1.
 Y = coeficiente de producción de crecimiento o relación de la masa de
células formadas a la masa de sustrato consumido.
 SS = sólidos suspendidos del efluente, mg/L.
 COV = carga orgánica volumétrica.
 E = eficiencia.
 DO = Cantidad de Oxigeno requerido.
 R = Relación de recirculación

20. 20
6. EJERCICIO
Diseñar un sistema de tratamiento para aguas residuales con lodos activados con
las siguientes características:
Pa= 20218 hab.
r= 2%
t= 25 años
Pf = 20218 hab.*e0.02∗25
= 33333.8 hab.
QD= 33333.8 h.∗120
Lt
h∗dia.
= 4000061.5 L ∗
1m3
1000L¨d
= 4000m3/d
QD= 4000 m3/d * 0.7= 2800 m3/d
 Q: 2800m3/d
 DBO afluente: 650 mg/l
 SSVLM: 3500 mg/l
 A/M: 0.5
g DBO
g SSVLM∗d
 Y: 0.6
 Kd: 0.06d-1
 DBO del efluente: 35 mg/l
 SS del efluente: 30 mg/l
 %SSV en el lodo seco: 85%
 %ST en el lodo recirculado: 1.5%
 Eficiencia de transferencia: 7%
DBO soluble se calcula:
 Se: DBOe – 0.63*SS = 35 – 0.63*(30)= 16 mg/l
Volumen del reactor se calcula:
 V=
QSo
(X(A/M)
=
2800∗(650)
3500∗(o.5)
= 1040m3
Tiempo de retención se calcula:
 ϴ=
V
Q
=
1040
2800
= 0.37d-1 * 24h= 8.9 horas
Edad de lodos se calcula:
 ϴc=
Xϴ
Y(So−Se)−XϴKd
=
3500∗(0.37)
0.6∗(650−16)−(3500)(0.06)
= 7.6 dias

21. 21
Producción de lodos se calcula:
 Px=
XV
ϴc
=
3500∗(1040)
7.6∗(1000)
= 479
Kg
d⁄
Producción de solidos totales de desechos se calcula:
Lodo seco:
479
0.85
= 563.5
Kg
d⁄
Caudal de lodos de desechos se calcula:
 Qw =
563.5∗(1000)
15000
= 38 m3/d
El caudal de recirculación se calcula:
 QR=
QX
XR−X
=
2800∗(¨3500)
(o.8∗¨15000)−3500
= 1153 m3/d
Relación de recirculación se calcula:
 R=QR/Q=
1153
2800
= 0.41∗ 100 = 41%
Cantidad de Oxigeno requerido se calcula:
 DO=
1.5Q(So−Se)−1.42XrQw
1000
=
1.5(2800)(650−16)−1.42(0.8∗15000)(38)
1000
=
2015Kg.O2/d
Caudal de aire en condiciones normales se calcula:
 Qaire=
DO
o,232(1.20)
=
2015
0.232(1.2)
= 7237.8 m3/d
La cantidad real de aire requerido se calcula:
 Qaire=
7237.8
0.07
= 103397m3/d
Volumen de aire requerido por unidad de DBO aplicada al tanque de aireación se
calcula:

Qaire
DBO
=
103397 (1000 )
650(2800 )
=57 m3/d
El volumen de aire requerido por unidad de DBO removida se calcula:

Qaire
DBOR
=
103397(1000)
(650−16)(2800)
=58 m3/Kg
La carga orgánica volumétrica del proceso se calcula:

22. 22
 COV=
2800(650)
1040
= 1750 g.DBO/m3.d
La eficiencia en remoción de DBO total se calcula:
 E=
So−Se
So
=
650−35
650
= 0.94 ∗ 100 =94%
La eficiencia en remoción de DBO soluble se calcula:
 E=
So−Se
So
=
650−16
650
=0-97*100=97%
7. MODELO GUÍA PLANTA DE LODOS ACTIVADOS MANCHAY-PERÚ
El sistema cuenta con:
7.1 Tratamiento Primario: Cuchara bivalva, Rejilla manual, Tamiz de 6mm,
desarenador y desengrasador.
7.2 Tratamiento Secundario: Sistema de aireación, sedimentación, ecualización
y Filtración.
7.3 Tratamiento Terciario: Cloración
Los efluentes de la planta son vertidos directamente a la ciénaga y serán utilizados
para zonas agrícolas, riego de sembríos de tallos altos, e inclusive corto debido a
la buena calidad de agua resultante del tratamiento.
La PTAR, recibe aguas residuales con altas concentraciones de carga orgánica y
solidos con una DBO de 650 mg/lt y una cantidad de SST de 800 mg/lt obteniendo
al final del tratamiento una DBO de 35 mg/lt y SST 30 mg/lt que son exigidos en
una calidad de agua tipo III para el reuso en Riego de Cultivos.
Para tratar 2800 m3/d para una población de 20218 mil habitantes.
8 TRATAMIENTO DE AGUAS
8.1 Tratamiento Preliminar
El Objetivo es la remoción de todos los componentes inorgánico presentes en las
aguas aquí se retiene los sólidos, las arenas, las grasas y aceites, para ellos las
aguas crudas llegan a un pequeño tanque en donde los sólidos de gran tamaño y
otras partículas se sedimentan y son retiradas por un equipo denominado cuchara
bivalva (la cual es una mandíbula de acero la cual desciende una vez al día en el

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tanque retirando las partículas más grandes al ingreso a la planta).
Luego las aguas pasan por una reja gruesa en donde se retiene los sólidos
gruesos y son retirados en forma manual.
Las aguas fluyen a través de un canal para la medición del caudal de ingreso a la
PTAR, luego ingresa al equipo compacto de tratamiento preliminar donde
removemos los sólidos finos, arenas, grasas y aceites. Al ingresar las aguas
pasan por un tamiz rotatorio donde van a ser retenidos los sólidos finos los cuales
son evacuados por un tornillo hacia un contenedor, las aguas al entrar al
contenedor disminuyen su velocidad y sedimentan las arenas y estas son también
retiradas a un contenedor por un tornillo, también vemos unos difusores de aire los
cuales hacen flotar la grasa que es recogida por unas paletas que las elimina.
Repartición de caudales las cuales distribuye en forma uniforme las agua hacia los
tanques de aireación.
8.4Tratamiento secundario
El tratamiento Biológico desarrolla el sistema de lodos activados permite remover
hasta el 94% de carga orgánica de las aguas residuales teniendo todos sus
procesos en un solo tanque, no requiere sedimentadores primarios y secundarios,
el ingreso de las aguas residuales es continuo durante todo el día. El sistema
consiste en el proceso de descontaminación de las Aguas Residuales mediante el
accionar de las Bacterias aeróbicas gracias al suministro de aire por lo cual
separan la carga orgánica en lodos y agua.
La Primera etapa es la Aireación dependiendo del DBO, SST, Caudal y la calidad
del efluente deseado entre otros con ello se sabe el volumen de aire requerido el
cual es suministrado por medio de sopladores
El sistema de aireación extendida funciona por tiempos las primeras 6 horas de
aireación, una hora de sedimentación una hora de descarga.
La etapa de sedimentación el objetivo es separar la parte solida de la parte
clarificada se definen tres zonas en el tanque la primera zona de agua clarificada
la segunda zona intermedia y la tercera es el manto de lodos.
La decantación – Decanter ITT Sanitaire – mampara flotante que evita arrastre de
materiales flotantes esto permite la descarga de agua por gravedad. Las aguas
provenientes del sistema de aireación extendida son almacenadas en un tanque
ecualizador.
8.5Tratamiento terciario
Comprende la tecnología ITT Leopold tiene como función la retención de los
parásitos y huevos de helmintos, la calidad de agua tipo III pide menos de un
huevo de helminto por litro de agua. El sistema de filtración está compuesto por
tres, filtros de arena tiene retro lavado. Luego pasa la etapa de desinfección para
eliminación de coliformes acá se usa cloro a una concentración de 5 miligramos
por litro, las aguas discurren a través de las cámaras de contacto de 30 minutos

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de periodo de retención y luego sería descargada a la ciénaga Juan Esteban.
9. TRATAMIENTOS DE LODOS
Esta etapa comienza con el traslado del lodo del sistema de aireación extendida,
los lodos en exceso del tanque de aireación son bombeados por medio de bombas
sumergibles hacia el espesador de lodos , con una concentración de 0.85% con la
finalidad de obtener lodos con mayor concentración son llevados a un espesador
de concreto el cual tiene un espesador tipo gravitacional el cual mediante el
arrastre de sus paletas permite concentraciones mínimas de 2.5% , los lodos del
espesador son bombeados al tanque de aireación de lodos, luego son bombeados
hacia el decantador de centrifuga se añade polímeros para lograr la deshidratación
de lodos , luego se mezclan los lodos con cal eliminando los patógenos presentes
en los lodos.
CONCLUSIÓN

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Una vez realizados los cálculos en una planta de tratamiento de aguas residuales
con lodos activados encontramos que esta remueve la DBO total en un 94%, en
donde las Características de operación de los procesos de lodos activados la
RAS, nos dice que está en un rango de 85-95 %, y esta se encuentra en ese
rango de remoción lo cual es muy bueno, y este proceso de lodos remueve un
97% de DBO soluble, siendo excelente estos resultados. Los sólidos suspendidos
son removidos, una parte en el pretratamiento con la cuchara bivalva, que
remueve los sólidos más grandes, y luego en las rejillas son retenidos los sólidos
más finos. Una vez removidos en un gran porcentaje estos parámetros el efluente
tratado puede ser vertido a la ciénaga juan esteban, para terminar el proceso de
autodepuración, o utilizar para riego si se desea.
BIBLIOGRAFÍA

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y DESECHOS ORGANICOS. Fecha:
11/05/2014. Disponible en: http://aguasresiduales.wordpress.com/tag/lodos-
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Calidad de Agua - Lodos Activados - Guía Ambiental. Fecha: 11/05/2014.
Disponible en: http://www.guiaambiental.com.ar/conocimiento-calidad-de-agua-
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Romero Rojas Jairo Alberto. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, Teoría y
principios de diseño. 3ra ed. Bogotá D.C.: Escuela colombiana de ingeniería,
2001. p. 446-454.
Romero Rojas Jairo Alberto. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, Teoría y
principios de diseño. 3ra ed. Bogotá D.C.: Escuela colombiana de ingeniería,
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