Tratamiento de Aguas

1. SISTEMAS AEROBIOS Y
ANAEROBIOS
Presentado por:
Anguiano Violeta
Carrillo Torres Juan Ulises
Nunez Fernandez Z. Nayzeth
Renteria Garcia C. Horacio
Tijuana B.C. Febrero 2012.
Profesor: Ing. Ramon Quinones
Materia: Tratamiento de aguas

2. Sistemas aerobios
SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
PRETRATAMIENTO
Se retiran sólidos y gruesos de gran
tamaño, así como las arenas y grasas
TRATAMIENTO PRIMARIO
Se eliminan sólidos en suspensión
fácilmente sedimentables y algo de
materia orgánica.
TRATAMIENTO SECUENDARIO
La M.O. que queda disuelta y en suspension asi como el resto de las particulas
sólidas que no se han eliminado en los tratamientos anteriores, son eliminadas
mediante los denominados “Procesos Biológicos de Depuración Aerobia”

3. PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACIÓN AEROBIA
Realizados por determinado grupo de microorganismos (principalmente
bacterias y protozoos) que en presencia de Oxígeno, actúan sobre la M.O. e
inorgánica disuelta, suspendida y coloidal existente en el agua residual,
transformándola en gases y materia celular, que puede separarse fácilmente
mediante sedimentación.
La unión de materia orgánica, bacterias y sustancias minerales forma los flóculos y el
conjunto de flóculos es lo que todos conocemos como fango biológico.
Sistemas aerobios

4. …OBJETIVOS
•Transformación de la M.O.
• Coagulación y eliminación de los sólidos coloidales no
sedimentables.
En el caso de algunas aguas residuales urbanas:
•La eliminación de N2 y de P.
•Disminución de los microorganismos patógenos y fecales que
habitan el agua residual.
Sistemas aerobios

5. El mecanismo mediante el cual los microorganismos degradan
la materia orgánica contaminante del agua residual
“Oxidación biológica”
PROCESOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA
De esta forma, estos microorganismos se alimentan de dicha
M.O. en presencia de oxígeno y nutrientes, de acuerdo con la
siguiente reacción:
M.O. + Microorganismos + Nutrientes + O2
Prod Finales + Nuevos microorg. + Energía
Sistemas aerobios

6. Para que lo anteriormente expuesto se produzca, son
necesarias dos tipos de reacciones fundamentales totalmente
acopladas: de síntesis o asimilación y de respiración
endógena u oxidación.
Reacciones de síntesis o asimilación
Consisten en la incorporación del alimento (materia orgánica y
nutrientes) al interior de los microorganismos. Estos
microorganismos al obtener suficiente alimento no engordan, sino
que forman nuevos microorganismos reproduciéndose
rápidamente. Parte de este alimento es utilizado como fuente de
Energía. La reacción que ocurre es la siguiente:
CHNO (materia orgánica) + O2 + Bacterias + Energía
C5H7NO2 (sustancias del interior bacteriano)
Sistemas aerobios

7. Reacciones de oxidación y Respiración endógena
Los microorganismos al igual que nosotros, necesitan de
Energía para poder realizar sus funciones vitales (moverse,
comer etc.), dicha energía la obtienen transformando la
materia orgánica asimilada y aquella acumulada en forma de
sustancias de reserva en gases, agua y nuevos productos de
acuerdo con la siguiente reacción:
C5H7NO2 (material celular) + 5O2
5CO2 + 2H2O + NH3 + Energía
Después de un tiempo de contacto suficiente entre la M.O.
del agua residual y los microorganismos (bacterias), la M.O.
del medio disminuye considerablemente transformándose en
nuevas células, gases y otros productos.
Sistemas aerobios

8. FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA OXIDACIÓN
BIOLÓGICA
Temperatura:
A medida que aumenta la Temperatura, aumenta la
velocidad con que los microorganismos degradan la
materia orgánica, pero a partir de los 37°C, dichos
organismos mueren.
Sistemas aerobios

9. Factores que intervienen en la
oxidación biológica
Los factores principales que hay que tener en cuenta para que
se produzcan las reacciones biológicas y por tanto, la
depuración del agua residual son:
Las características del sustrato
las características físico-químicas del agua residual,
determinan el mejor o peor desarrollo de los
microorganismos en este sistema, existiendo compuestos
contaminantes que son degradables biológicamente y otros
que no lo son.

10. Los nutrientes
El interior celular, aparte de C, H y O, elementos característicos de la
materia orgánica, contiene otros elementos como son el N, P, S, Ca, Mg
e.t.c., denominados nutrientes y que a pesar de que muchos de ellos se
encuentran en el organismo sólo en pequeñas cantidades, son
fundamentales para el desarrollo de la síntesis biológica.
Se ha determinado a nivel medio que los microorganismos para
sobrevivir necesitan por cada 1000 gr. de C, 43 de N y 6 de P, y que en
las aguas residuales urbanas existen por cada 1000 gr. de C, 200 gr. de N
y 16 gr. de P.

11. ‘’’Aportación de Oxígeno: ‘‘‘
Como hemos visto, para el desarrollo de las
reacciones biológicas es necesario un medio aerobio,
es decir, con oxígeno suficiente que permita el
desarrollo y la respiración de los microorganismos
aerobios.

12. ‘’’Temperatura: ‘‘‘
A medida que aumenta la Temperatura, aumenta la
velocidad con que los microorganismos degradan la
materia orgánica, pero a partir de los 37oC, dichos
organismos mueren. Nuestras temperaturas son
ideales para el desarrollo óptimo de los procesos de
depuración biológica.

13. ‘’’Salinidad: ‘‘‘
El contenido en sales disueltas no suele ser
problemático para el desarrollo bacteriano en el
proceso de fangos activos hasta concentraciones de 3
a 4 gr/l. En los procesos de cultivos fijos (lechos
bacterianos), la influencia es aún menor, no afectando
valores que no superen los 15 gr/l. Sin embargo,
existen multitud de grupos bacterianos capaces de
vivir en aguas saladas, de forma que si a tu sistema de
depuración le das tiempo de adaptación, pueden
desarrollarse bastante bien dichos grupos
microbianos a concentraciones salinas superiores.

14. ‘’’Tóxicos o inhibidores: ‘‘‘
• Existen una serie de sustancias orgánicas e
inorgánicas que, a ciertas concentraciones, inhiben
o impiden los procesos biológicos. Este tipo de
sustancias, entre las que se encuentran los metales
pesados, ejercen un efecto perjudicial sobre los
microorganismos encargados de depurar el agua y
por tanto, no deben de entrar en las plantas
depuradoras con el agua residual, o si entran deben
de hacerlo en concentraciones muy bajas.

15. EL PROCESO DE FANGOS ACTIVADOS
• El proceso de fangos activados es un sistema de
tratamiento de las aguas residuales en el que se
mantiene un cultivo biológico formado por diversos
tipos de microorganismos y el agua residual a tratar.
Los microorganismos se alimentarán de las
sustancias que lleva el agua residual para generar
mas microorganismos y en el proceso se forman
unas partículas fácilmente decantables que se
denominan flóculos y que en conjunto constituyen
los denominados fangos activos o biológicos.

17. Los organismos anaerobios o anaeróbicos son los que no utilizan oxígeno (O2) en
su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia
diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica
(piruvato, acetaldehído, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una
molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración
anaeróbica.

18. respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y
otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica
distinta del oxígeno.
el proceso anaeróbico no se usa oxígeno, sino que para la misma función se emplea otra
sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración
anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se
reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes; es
análoga a la de la respiración aerobia, ya que se compone de los mismos elementos
(citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia, por tanto radica,
en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.

19. Aceptor Producto final Microorganismo
Nitrato Nitritos, óxidos de nitrógeno y N2 Pseudomonas, Bacillus
Sulfato Sulfuros Desulfovibrio, Clostridium
Azufre Sulfuros Thermoplasma
CO2 Metano
Methanococcus, Methanosarcina, Metha
nopyrus
Fe3+ Fe2+ Shewanella, Geobacter, Geospirillum, Ge
o Vibrio
Mn4+ Mn2+ Shewanella putrefaciens
Selenato Selenito
Arsenato Arsenito Desulfotomaculum
Fumarato Succinato
Wolinella succinogenes, Desulfovibrio, E.
coli
DMSO DMS Campylobacter, Escherichia
TMAO TMA
Clorobenzoato Benzoato Desulfomonile

21. DIGESTIÓN ANAEROBIA
La Digestión Anaerobia es el proceso fermentativo
que ocurre en el tratamiento anaerobio de las aguas
residuales. El proceso se caracteriza por la conversión
de la materia orgánica a metano y de CO2, en ausencia
de oxígeno y con la interacción de diferentes
poblaciones bacterianas

22. • La digestión anaerobia es un proceso que se
produce en ambientes naturales como los
pantanos, en zonas anegadas para el cultivo
de arroz, en los sedimentos de lagos y mares,
en las zonas anóxicas del suelo, en fuentes de
aguas termales sulfurosas y en el tracto
digestivo de los rumiantes

23. • Balance: En el campo del tratamiento de las aguas residuales,
la contaminación orgánica es evaluada a través de la DQO
(demanda química de oxígeno), la cual mide básicamente la
concentración de materia orgánica. La forma de apreciar lo
que ocurre con la materia orgánica en el tratamiento
anaerobio de aguas residuales, es comparando su balance de
DQO con el del tratamiento aerobio

24. Tratamiento Anaerobio
• La digestión anaerobia es un proceso de
transformación y no de destrucción de la materia
orgánica, como no hay presencia de un oxidante en
el proceso, la capacidad de transferencia de
electrones de la materia orgánica permanece intacta
en el metano producido.

25. • En vista de que no hay oxidación, se tiene que la
DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de
la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%),
una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3
a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en
la digestión anaerobia, solo una pequeña parte de la
energía libre es liberada, mientras que la mayor parte
de esa energía permanece como energía química en
el metano producido.

28. SULFATO REDUCCIÓN
• La sulfato reducción es el proceso durante el
cual el sulfato se reduce a sulfuro de
hidrógeno, mediante la participación de las
bacterias sulfato reductoras (BSR)

30. APLICACIÓN DE LA DIGESTIÓN
ANAEROBIA
• Sulfato reducción: aplicado para la remoción y
recuperación de sulfuros y metales pesados:

31. Desnitrificación
• Es un proceso anóxico en el cual los nitratos
son reducidos a nitrógeno gaseoso.
• Las desnitrificación es utilizada en
postratamientos de aguas residuales para
remover nutrientes.

32. Bioremediación
• La digestión anaerobia puede ser utilizada para la
biodegradación o biotransformación de contaminantes
tóxicos. Comunidades de microorganismos en
ambientes anaerobios, puede causar la oxidación de
contaminantes a productos estables (CO2) o pueden
causar la biotransformación de contaminantes a
sustancias menos tóxicas.

33. • La bioremediación anaerobia puede ser utilizada
en el tratamiento de efluentes industriales que
contienen sustancias tóxicas, como es el caso de
la industria del plástico, cuyas aguas residuales
contienen altas concentraciones de terepthalato: