Modulo 3 ptaru_ene19

REALIZADO POR:
ING. JOSÉ DANIEL VIZCARRA LLERENA
TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES URBANAS.
Curso de Especialización en Gestión,Saneamiento y Tratamiento de
Aguas Residuales
MODULO 3

CONTENIDO
1. Introducción.
2. Proceso de una Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales Urbanas.
3. Criterios para Seleccionar Sistemas de tratamiento de
aguas residuales.
4. Procesos utilizados en la etapa de pretratamiento.
5. Procesos usados en el Tratamiento Primario.
6. Procesos Usados en el Tratamiento Secundario.
7. Tratamiento terciario.
8. Métodos Usados Para el Tratamiento de Lodos en Exceso
(Desechados).
9. Dimensionamiento de Plantas de Tratamiento de Aguas
Residuales

INTRODUCCIÓN
• En Creta se
encontraron restos de
instalaciones de
alcantarillado
• Se usaban las letrinas
en la Edad media
Europea.
• Alcantarilla en el Perú
edad antigua.

INTRODUCCIÓN
• Actualmente el continuo incremento de las demandas de agua,
la presión demográfica y la proliferación de desechos
contaminantes presentes en el agua, tienen cada día mayor
repercusión negativa en el medio ambiente, comprometen el
equilibrio ecológico y ponen en peligro la propia subsistencia de
los usos actuales o previstos, de los recursos hídricos.
• La creciente importancia del agua como recurso natural
indispensable, irreemplazable y altamente vulnerable, unido al
creciente interés por la protección del medio ambiente en
general, han motivado una toma de conciencia de la necesidad
de depurar aguas procedentes de usos tanto urbanos como
industriales e incluso, más recientemente, de los efluentes de
riego dando paso a diferentes tecnologías en depuración.

INTRODUCCIÓN
Una de estas es la PTAR la cual
podemos definir como toda
instalación que recoge el agua
residual urbana y la somete a
una serie de tratamientos y
procesos con el objetivo de
reducir la contaminación de las
aguas antes de ser vertidas,
para que no causen impactos
medio ambientales y alteren así
el estado normal de la
naturaleza.

INTRODUCCIÓN
En el campo del tratamiento de las aguas
residuales se plantean un conjunto de
programas y planes de implementación,
cuyo objetivo, enfocado en la
ecoeficiencia, recae en la introducción y
aplicación de buenas prácticas,
aplicación de la reingeniería de procesos
y el análisis del ciclo de vida del agua.
La implementación de la ecoeficiencia se
inicia con la mejora de los procesos,
aplicando medidas de eficiencia
energética, ahorro de agua, buena
disposición de residuos sólidos y tóxicos,
evitando arrojarlos al alcantarillado.

INTRODUCCIÓN
En la selección de tecnologías para el
tratamiento de aguas residuales, la
ecoeficiencia busca integrar unidades
que en conjunto permitan alcanzar los
objetivos del tratamiento, pero basado
en los siguientes criterios:
• Menor área de terreno empleado.
• Reducir el empleo de energía
eléctrica.
• Reducir el uso de químicos u otros
insumos que impliquen consumo de
recursos y por lo tanto mayor costo.
• Reducir la generación de lodos
resultantes del proceso de
tratamiento.
• Promover la generación de biogás
como subproducto del tratamiento.
• Reúso de las aguas residuales
tratadas. Vista panorámica de un Sistema de
Tratamiento de Aguas Residuales
domésticas, implementado en el distrito
de San Borja - Lima.

TIPOS DE AGUAS RESIDUALES
Tipos de
Aguas
Residuales
Aguas
Negras
Aguas
Residuales
Industriales
Aguas
Agrícolas
Aguas
Blancas

AGUAS RESIDUALES URBANAS
• Las aguas residuales urbanas tienen una
composición mas o menos uniforme, que facilita los
procesos de tratamieno, y las distingue claramente
de las aguas residuales industriales.
• La composición, al igual que la calidad de aguas
residuales, sufre también variaciones respecto al
tiempo, varia en el transcurso de las distintas horas
del día, en función de los días de la semana y se
presentan variaciones estacionales.

CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS
RESIDUALES URBANAS.
Característicasdelas
ARU
Físicos
Químicos
Biológicos
Ver video de Aguas residuales
https://www.youtube.com/watch?v=f4
a8SHTTXJM
Ver video Planta de tratamiento de
aguas residuales San jerónimo de
Cuzco.
https://www.youtube.com/watch?v=O
wHTuztUEk0

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
CaracterísticasFísicas
Temperatura
Turbidez
Color
Solidos Totales
Solidos Fijos
Dolidos
Volátiles
Olor

• Determine la carga contaminante de una empresa
que posee 7000 de DQO e un caudal de 550L/s.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Materia
Orgánica
Proteinas,
Carbohicratos,
aceites y Grasas
DBO5
Cantidad de oxígeno que necesitan los microorganismos para degradar la materia
orgánica presente en el agua.
DQO
Mide la cantidad de materia orgánica del agua, mediante la determinación del
oxigeno necesario para oxidaría, pero en este caso proporcionado por un oxidante
químico como el permanganato potásico o el dicromato potásico.
COT
El carbono orgánico se oxida a CO2, en presencia de un catalizador, y se
cuantifica mediante un analizador de infrarrojos.
DTO
Esta prueba se realiza en una cámara de combustión catalizada con platino, en
la cual se produce una transformación de la materia orgánica en productos
finales estables.
DTeO
Se estima mediante una reacción teórica de oxidación total. Para ello, es necesario
conocer la composición de las aguas residuales en carbohidratos, proteínas y
grasas.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
CaracterísticasQuímicas
pH
Cloruros
Alcalinidad
Nitrógeno
Fósforo
Azufre
Compuestos
Tóxicos
Metales
Pesados
Gases

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
Características
Biológicas
BACTERIAS
VIRUS
PROTOZOOS
HONGOS

1.- Mencione algunos de las características físicas
químicas y biológicas y en que normas peruanas
están descritas.
2.- Describa con sus propias palabras la imagen del
metabolismo de los sustratos por los microorganismos
que se encuentran en las aguas residuales.
3.- De los Videos que se encuentran en los enlaces
realice un pequeño resumen de lo mas importante
de cada video.

Proceso de una
Planta de
Tratamiento de
Aguas Residuales
Urbanas

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
Los sistemas de tratamiento
de aguas residuales son un
conjunto integrado de
operaciones y procesos
físicos, químicos y biológicos,
que se utilizan con la
finalidad de depurar las
aguas residuales hasta un
nivel tal que permita
alcanzar la calidad
requerida para su disposición
final, o su aprovechamiento
mediante el reúso.
Tratamiento de aguas residuales
industriales.

PRETRATAMIENTO
Tiene como objetivo la retención
de sólidos gruesos y sólidos finos
con densidad mayor al agua y
arenas, con el fin de facilitar el
tratamiento posterior. Son usuales
el empleo de canales con rejas
gruesas y finas, desarenadores, y
en casos especiales se emplean
tamices. Estas unidades, en
ocasiones obviadas en el diseño
de plantas de tratamiento, son
necesarias para evitar problemas
por el paso de arena, basura,
plásticos, etc., hacia los procesos
de tratamiento propiamente
dichos. Pretratamiento con rejillas.

TRATAMIENTO PRIMARIO
Se considera como unidad de tratamiento
primario a todo sistema que permite remover
material en suspensión, excepto material
coloidal o sustancias disueltas presentes en el
agua. Así, la remoción del tratamiento
primario permite quitar entre el 60 a 70% de
sólidos suspendidos totales y hasta un 30% de
la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno)
orgánica sedimentable presente en el agua
residual. Es común en zonas rurales el empleo
del tanque séptico como unidad de
tratamiento primario con disposición final por
infiltración. El tanque Imhoff ha sido
empleado en localidades de mediano
tamaño como un buen sistema de
tratamiento primario. Por ejemplo en la
ciudad de Ayacucho se han instalado 6
unidades de tanque Imhoff como parte del
sistema de tratamiento.

TRATAMIENTO SECUNDARIO
El fundamento del tratamiento
secundario es la inclusión de procesos
biológicos en los que predominan las
reacciones bioquímicas, generadas
por microorganismos que logran
ecientes resultados en la remoción de
entre el 50% y el 95% de la DBO. Los
sistemas más empleados son:
• Biofiltros o filtración biológica, ltros
percoladores, filtros rotatorios o
biodiscos.
• Lodos activados, entre los que se
encuentran los convencionales y los
de aireación extendida.
• Lagunas de estabilización de los tipos
facultativas y aireadas.

TRATAMIENTO TERCEARIO
El tratamiento de nivel terciario tiene
como objetivo lograr
fundamentalmente la remoción de
nutrientes como nitrógeno y fósforo.
Usualmente, la finalidad del
tratamiento de nivel terciario es evitar
que la descarga del agua residual,
tratada previamente, ocasione la
eutroficación o crecimiento
generalizado de algas en lagos,
lagunas o cuerpos de agua de baja
circulación, ya que ello desencadena
el consumo de oxígeno disuelto con los
consecuentes impactos sobre la vida
acuática del cuerpo de agua
receptor. El uso del efluente de plantas
de tratamiento de nivel terciario puede
aplicarse al riego de áreas agrícolas, la
crianza de peces y otras actividades
productivas.

Criterios para
Seleccionar Sistemas
de tratamiento de
aguas residuales.

CRITERIOS PARA SELECCIONAR SISTEMAS
DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
Cuando se quiere optar por un sistema de tratamiento de aguas
residuales se debe tener en cuenta lo siguiente:
• Identificar las exigencias de calidad del agua a tratar para su
disposición en un cuerpo receptor o con fines de reúso, de
manera coherente con la realidad local (actual y proyectada).
• Buscar las mejores posibilidades del reúso de las aguas tratadas,
para obtener el mayor benecio social (salud pública), ambiental
(gestión ambiental de los recursos hídricos) y económico.
• Incluir dentro de los costos de inversión, operación y
mantenimiento, un presupuesto para la intervención social y los
análisis de agua necesarios para la evaluación y monitoreo del
sistema de tratamiento.

• Contar con la información básica para elaborar el
estudio denitivo y el expediente técnico, cuyo
contenido y especicaciones se encuentran
regulados en sus aspectos técnicos y de
parámetros de calidad del agua.
• Planicar la disponibilidad del área, conseguir la
aceptación de la población (la cual debe ser
capacitada y sensibilizada), y, por último, lograr el
compromiso y organización de la sociedad civil y
sus autoridades.
• Conocer la normatividad legal y técnica sobre
plantas de tratamiento de aguas residuales.

• Se deberá considerar también la calidad del
euente, para los nes de aprovechamiento
deseado.
• Ser eciente en la remoción de patógenos y
ajustarse a los parámetros convencionales de los
procesos más empleados.
• Contar con personal responsable del
mantenimiento y operación de la planta,
debidamente capacitado y sensibilizado.

Procesos utilizados en
la etapa de
pretratamiento.

ALIVIADEROS
Consiste en evacuar
el excedente de
caudal sobre el que
se ha calculado
como tope para
funcionamiento de
la PTAR. El Aliviadero
lo que hace es
cumplir con una
función de frenado
y regulación de
caudales de
avenido.

TIPOS DE ALIVIADEROS
Aliviadero Lateral Vertedero Transversal
Vertedero de Salto

POZO DE GRUESOS
Se diseña cuando se espera
encontrar en el agua residual,
debido a las características del
vertido o al diseño de los
colectores, elevada cantidad de
sólidos de gran tamaño. Se ubica
en la zona de entrada y es
importante que si sección tenga
forma troncopiramidal con las
paredes inclinadas, para evitar
acumulación de sólidos y arenas
en los laterales y esquinas y poder
extraer de manera efectiva la
mayor cantidad de residuos.

DESBASTES
Este proceso es utilizado para la reducción de sólidos
en suspensión de distintos tamaños. Es una separación
de sólidos por interposición de una rejilla, criba o
tamiz.
Este proceso cumple los siguientes objetivos:
• Proteger a la PTAR de la posible llegada de grandes
objetos capaces de provocar obstrucciones en las
distintas unidades de la instalación.
• Separar y evacuar fácilmente las materias
voluminosas arrastradas por el agua bruta que
podrían disminuir la eficacia de los tratamientos
posteriores.
• Aumentar la eficiencia de los tratamientos
posteriores.
• Eludir posteriores depósitos.

DESARENADORES
Los desarenadores sirven para
separar del agua residual grava,
arena, partículas minerales y
cualquier otra materia pesada que
tenga una velocidad de
sedimentación o peso específico
superiores a los de los sólidos
orgánicos. Normalmente son
partículas con una granulometría
superior a 200 micras. Su objetico es
evitar que se produzcan sedimentos
en los canales y conducciones, para
proteger las bombas y otros
aparatos contra la abrasión, y para
evitar sobrecargas en las fases de
tratamiento siguiente.

DESENGRASADO
El objetivo en este paso es
eliminar las grasas, aceites y
espuma y además materiales
flotantes más ligeros que el
agua, que podrían distorsionar
los procesos de tratamiento
posteriores.
El desaceitado consiste en una
separación l-l, mientras que el
desengrasado es una
separación s-l. En ambos casos
se eliminan mediante insuflación
de aire, para desenmulsificar las
grasas y mejorar la flotabilidad.

Procesos usados en
el Tratamiento
Primario

PROCESOS USADOS EN EL
Conjunto de procesos que tienen
como objetivo la separación por
medios físicos de partículas en
suspensión no retenidas en el
pretratamiento. Si este proceso lo
potenciamos con reactivos
hablamos de tratamiento
fisicoquímico. Habitualmente
este tratamiento fisicoquímico se
divide en dos etapas, una donde
se produce la coagulación y la
segunda se produce la
floculación en el tanque que
posee el mismo nombre.

SEDIMENTACIÓN
La sedimentación es un proceso de eliminación
de sólidos en suspensión susceptibles de
separación por diferencias de densidad, de
forma que las partículas mas pesadas que el
agua son separadas por acción de la gravedad.
Este proceso tiene lugar tanto en la decantación
primaria como en la secundaria.
La finalidad fundamental de los decantadores
primarios es doble, por un lado permiten eliminar
sólidos en suspensión (60%) y materia orgánica
(30%), por otro lado protegen los procesos
posteriores de oxidación biológica de la intrusión
de fangos inertes de densidad elevada, evitando
la posible abrasión de los diferentes equipos
electromecánicos.

COAGULACIÓN – FLOCULACIÓN
La coagulación es un fenómeno de
desestabilización de las partículas
coloidales, que puede conseguirse
especialmente a través de la
neutralización de sus cargas eléctricas
con un coagulante.
La Floculación es la agrupación de
partículas descargadas, al ponerse en
contacto unas con otras, esta agrupación
es favorecida por algunos productos
llamados floculantes. Los flóculos son
retenidos en una fase posterior del
tratamiento.
Las sales más usadas son sales de aluminio
y de hierro.

Procesos Usados en
el Tratamiento
Secundario

Después del pretratamiento y del tratamiento primario la materia orgánica que
queda disuelta y en suspensión así como el resto de las partículas sólidas que no se
han eliminado en los tratamientos anteriores, son eliminados mediante los
denominados “PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACIÓN AEROBIA”, que en la línea
de aguas constituyen los tratamientos secundarios también denominados procesos
biológicos. Estos son realizados por determinado grupo de microorganismos
(Bacterias, Protozoos) que en presencia de oxígeno, actúan sobre la materia
orgánica e inorgánica disuelta, suspendida y coloidal existente en el agua residual,
transformándola en gases y materia celular, que puede separarse fácilmente
mediante procesos de sedimentación a posterior.

Los factores
principales para
que se
produzcan la
depuración del
agua residual
Característica del
sustrato
Nutrientes
Aportación de
oxígeno
TemperaturapH
Salinidad
Tóxicos o inhibidores

NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN
Nitrificación: Proceso en el que el Nitrógeno orgánico y
amoniacal se oxida transformándose en Nitrito y Nitrato. Las más
conocidas son las Nitrosomas así como los Pseudomonas y
Bacillus, entre otras.
La desnitrificación consiste en el paso de los nitratos a nitrógeno atmosférico,
por la acción de un grupo de bacterias llamadas desnitrificantes. Dicha forma
de nitrógeno tenderá a salir a la atmósfera, consiguiéndose así la eliminación
del nitrógeno en el agua. Para que estas bacterias actúen, es necesario que
el agua tenga bastante carga de materia orgánica, una fuente de nitratos
elevada muy poco oxígeno libre y un pH entre 7 y 8.

NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN

FANGOS ACTIVADOS
Los Microorganismos que van a oxidar la materia
orgánica, se mantienen en suspensión en el
agua, denominándose reactores de fangos
activos. En este proceso, el agua residual se
estabiliza, biológicamente, en un reactor
sometido a condiciones aerobias, y en el que los
microorganismos flotan libremente. El ambiente
aerobio se consigue mediante sistemas de
aireación. Al contenido del reactor se le llama
licor mezcla y está constituido por agua residual y
microorganismos agrupados llamados bioflóculos.
Una vez que el agua residual ha sido tratada en
el reactor, pasa a un decantador secundario,
donde la masa biológica generada por el
consumo de la materia orgánica, es separada
del líquido efluente. Parte de esta masa biológica
es eliminada (fango en exceso), y otra parte es
recirculada al reactor, para mantener la biomasa
necesaria para que se lleve a cabo el
tratamiento en un corto tiempo.

FANGOS ACTIVADOS
Parámetros
Operacionales
Carga másica
Carga
Volumétrica
Edad del
Fango
Rendimiento

FANGOS ACTIVADOS
Parámetros
de Control
Calidad exigida
al efluente
Características
del agua residual
a tratar
Cantidad de
microorganismos
activos que se
necesitan en el
tratamiento
Nivel de Oxígeno
disuelto
Tiempo de
retención
Índice
volumétrico de
Fangos

TIPOS DE PROCESOS DE LOS FANGOS
ACTIVADOS
Convencionales:
Flujo Pistón
Las partículas del fluido pasan a través del reactor y
salen con la misma secuencia con la que entran.
Las partículas conservan su identidad y
permanecen en el interior del reactor por un tiempo
igual al tiempo teórico de retención.
Se lleva a cabo en una cuba de aireación
rectangular, seguida de un decantador secundario.
Tanto el agua residual como el fango recirculado
desde el decantador, entran en la cuba por un
extremo y son aireados por un periodo de 6 horas,
tiempo en el que se produce la adsorción,
floculación y oxidación de la materia orgánica, se
utiliza para aguas domésticas no muy concentradas
debido a que el proceso es susceptible a cargas de
choque.

ACTIVADOS
Mezcla Completa
• Se produce cuando las partículas que entran en el reactor
se dispersan de manera inmediata por todo el volumen del
mismo. Las partículas salen en proporción a su población
estadística.
• El contenido total del proceso se mezcla uniformemente. El
agua residual de entrada al proceso y los fangos
recirculados, se mezclan e introducen en diversos puntos del
tanque de aireación a lo largo de un canal central. De esta
manera conseguimos que, tanto la demanda de oxígeno
como la carga orgánica sean homogéneas de un extremo
al otro del reactor. Este proceso es usado en aplicaciones
generales, siendo resistente a cargas de choque.

ACTIVADOS
Alimentación escalonada
• El agua residual se introduce en distintos puntos de
la cuba de aireación y los fangos recirculados por
un extremo. Conseguimos disminuir las demandas
puntas de oxígeno, consiguiéndose mejores
propiedades de adsorción de la materia orgánica
a los flóculos, siendo eliminada por un periodo más
corto de tiempo. Este proceso es de aplicación
general.

ACTIVADOS
Aireación Prolongada
• Utiliza mismas configuraciones que la mezcla completa o el flujo pistón, con la
diferencia de establecer un tiempo de residencia del agua dentro del tanque de
aireación mayor que puede ser de 18 horas o más, opera a edades de fango más
elevadas, lo que puede provocar la falta de sustrato para alimentar a todos los
microorganismos presentes por lo tanto , la biomasa tendrá que utilizar sus propias
reservas celulares para mantener sus funciones vitales, obteniendo un efluente con
baja concentración de materia orgánica residual y una producción de fangos
reducida.
• Este proceso requiere cargas o muy altas y tiempos de aireación prolongados,
suele aplicar a plantas muy pequeñas que tratan aguas residuales de menos de
10000 personas.

ACTIVADOS
Canales de Adsorción
• La oxidación biológica tiene lugar en un canal circular
cerrado, provisto de aireadores superficiales horizontales.
Cuando se diseñó este tipo de procesos, era discontinuo,
funcionando el canal como reactor biológico y decantador
alternativamente, pero actualmente funciona de forma
continua, estando el canal seguido de un clarificador.
• Son diseñados para tratar una baja carga, si bien funciona
excelentemente a mediana carga y es flexible a
variaciones.
• Debido a su geometría de los canales, podemos obtener
zonas más oxigenadas con nitrificación y zonas muy poco
oxigenadas con desnitrificación, por lo que es un sistema
bueno para eliminación de materia orgánica y nitrógeno.

ACTIVADOS
Tipo Carrusel
• El tanque de aireación tiene
configuración de canal, pero en lugar de
rotores utiliza aireadores de eje vertical
instalados frente al tanque divisorio, lo que
permite interceptar el régimen de
corrientes y utilizar la potencia aplicada
en transferir oxígeno y conseguir un flujo
continuo de fangos en el canal, suficiente
para evitar la sedimentación. Con esta
variante podemos conseguir
profundidades del tanque de hasta 4
metros.

ACTIVADOS
Proceso Orbal
• Este sistema consiste en una serie de canales
concéntricos, en los que las cantidades de oxigeno
suministrado varían de un canal a otro.
• El agua pasa, inicialmente, al canal periférico y a
través de pasos sumergidos, va circulando de un
canal a otro para llegar finalmente a un decantador.
La característica principal del sistema Orbal es el
diferente grado de oxigenación que se mantiene en
los distintos canales, típicamente en 0.1 y 0.2 ppm de
OD en los tres primeros canales respectivamente.

DECANTACIÓN SECUNDARIA O
DECANTACIÓN

TRATAMIENTO TERCIARIO
Consiste en disminuir aquellos parámetros que en los
otros tratamientos no fueron eliminados y que afectan
a la calidad del efluente de la depuradora como son
el nitrógeno y el fósforo, materia orgánica no degrada,
sustancias inorgánicas disueltas, patógenos.
El diseño de procesos biológicos combinados de
desnitrificación – desfosfatación se basa en ciclos de
condiciones aerobias, anaerobias y anóxicas, que se
pueden llevar a cabo en recipientes separados o
conjuntamente, seguidos de una precipitación de la
biomasa formada.
La implementación de alguno de estos procesos
conlleva la incorporación de, al menos, un nuevo
reactor anaerobio – anóxico aguas arriba del reactor
de fangos activos convencional. A este reactor se le
recircularía una parte del agua tratada y los fangos
del reactor aerobio.

Métodos Usados Para
el Tratamiento de
Lodos en Exceso
(Desechados)

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:
• Espesado de Fangos: 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.

MÉTODOS USADOS PARA EL
TRATAMIENTO DE LODOS EN EXCESO
(DESECHADOS)
Digestión de los fangos: Por microorganismos
consumidores; existen dos tipos de digestión, según
sea, el metabolismo bacteriano:
• Digestión aerobia: es la eliminación en presencia
del aire de la parte fermentable (biomasa) de los
lodos activados.
• Digestión anaerobia: es un proceso en ausencia
de aire, por el cual, la biomasa se descompone
en metano y CO2
.

Deshidratación de fangos: 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

TRATAMIENTO TERCIARIO DE LAS
AGUAS DECANTADAS (CLARAS)

Dimensionamiento de Plantas
de Tratamiento de Aguas
Residuales

HABITANTES EQUIVALENTE
Habitantes equivalentes (h-eq) = Carga contaminante/Carga por persona

CÁLCULOS HIDRÁULICOS PARA EL
DISEÑO DE UNA PTAR
Línea Piezométrica: Muestra la presión hidrostática disponible en cada
punto de la tubería tendida entre el tanque
elevado (punto A) y las viviendas ubicadas en la
falda de la montaña mientras el agua se
encuentra en movimiento (Línea Dinámica). La
diferencia “H” entre la línea de presión dinámica
para un caudal determinado y la línea de presión
estática (la horizontal proyectada desde el nivel
de agua del tanque elevado (punto A), se
conoce como pérdida de carga o pérdida de
presión para ese caudal. Esta gráfica sugiera que
en la vivienda cuenta con un dispositivo de
control (e.g. una válvula) a la salida. De lo
contrario, el sistema consume toda la altura.
Esta pérdida de carga o de presión, se produce
por accidentes (singularidades) en la línea de
conducción (e.g. cambios de dirección,
estrechamientos, válvulas, orificios, accesorios) y
por la fricción del fluido con las paredes de la
tubería o del canal.

DISEÑO DE UNA PTAR
Perdida de carga en tuberías:

DISEÑO DE UNA PTAR

DISEÑO DE UNA PTAR
Perdida de Carga en Canales:

DISEÑO DE UNA PTAR
Perdida de Carga en Orificios:

DISEÑO DE UNA PTAR
Pérdida de carga en accidentes o Singularidades:

CAUDALES DE DISEÑO Y CANAL DE
ENTRADA
El flujo de aguas residuales domésticas y urbanas, dependerá de los
siguientes factores:
• Número de habitantes.
• Consumo de agua potable.
• Coeficiente de retorno (0.70 – 0.85)
• Caudales de Infiltración
• Conexiones erradas.
• Aportes institucionales, comerciales e industriales.

ENTRADA
Caudal Doméstico:
El caudal doméstico corresponde únicamente al aporte de aguas residuales
derivado de las actividades humanas (vida hogareña) en las zonas residenciales. Se
calcula a partir del consumo de agua potable por persona (dotación)5,
considerando que ésta -en su mayor porcentaje- es retornada al alcantarillado
(entre un 70 y 85%, que corresponde al coeficiente de retorno sanitario) y el número
de habitantes.

ENTRADA
Aporte Industrial:
Pueden estimarse unos valores de aporte de aguas residuales industriales de entre 0,4 a
1,5 L/s por hectárea de suelo de uso industrial, dependiendo del nivel de industrialización
de la población (mayores valores para ciudades con mayores industrias).
Aporte Comercial e Institucional:
Puede adoptarse un valor de 0,5 L/s por hectárea de suelos de uso comercial e
institucional.
Aportes Adicionales:
Las conexiones erradas (drenajes de aguas lluvias conectados a la red sanitaria en zonas
donde hay alcantarillado separado), pueden sumar al flujo de aguas residuales, unos 0,2
L/s*ha.
De igual manera, en época de invierno, si se tiene una red de alcantarillado unitario
(llamado también “combinado”), el aporte de aguas lluvias puede estimarse en unos 2
L/s*ha.

ENTRADA
Caudal de diseño
Una vez se haya estimado el caudal medio diario “Qmd” con la suma de los aportes de aguas a
la red de alcantarillado, deben estimarse el caudal mínimo y el caudal punta que puede llegar,
en un momento determinado, al sistema de depuración. Las oscilaciones abruptas de caudal
pueden causar disminución en la eficiencia del tratamiento y fallas a nivel hidráulico en las
unidades. Por esta razón, debe preverse y evaluarse el funcionamiento de cada unidad y
componente de la depuradora con cada uno de estos caudales (mínimo, medio y punta).
La estimación de los caudales mínimo, medio y punta, de aguas
residuales, deberá estar apoyada únicamente en mediciones in situ.
Jamás deberán tomarse supuestos, expresiones empíricas y otras
formulaciones matemáticas como valores de diseño.

ENTRADA
Canal de entrada a la depuradora:
• La entrada de aguas residuales a la depuradora, generalmente se hace mediante
un canal de sección rectangular. Dependiendo de las condiciones topográficas,
este canal se proyectará antes del pozo de muy gruesos o después de este,
siempre anterior a la unidad de desbaste.
• Este canal que se diseña con la fórmula de Manning, deberá tener un ancho y
profundidad mínimo, con un área vertical útil, mayor o igual a las dimensiones del
colector de aguas residuales que conduce el caudal a la depuradora.

Ejemplos 1:
Dimensionar un canal de entrada a una depuradora con un caudal medio
diario de 69 L/s y una velocidad de flujo de 0,6 m/s. El colector de
alcantarillado es de 12 pulgadas, con una pendiente del 1,5%.

Las rejas pueden clasificarse según:
Su limpieza
o Manual
o Mecánica
Su separación entre barrotes
o Fina: entre 0,5 y 1,5 cm de separación
o Media: entre 1,5 y 5,0 cm de separación
o Gruesa: mayor a 5,0 cm de separación
Su inclinación
o Verticales: a 90° respecto de la horizontal
o Inclinadas: entre 60 y 80° respecto de la horizontal
DESBASTE
El desbaste se conoce
también como cribado y se
hace, de manera frecuente,
mediante la instalación de
rejillas metálicas de diferentes
características de diseño y
operación, dependiendo del
tipo de agua a tratar.

Ejemplo 2:
Calcular el tamaño de una rejilla fina, de limpieza manual,
para el canal de entrada y el caudal del ejemplo 6.1. (Qmd =
69 L/s. Vcanal = 0,6 m/s. Dimensiones del canal: 0,34 x 0,34 m y
un borde libre de 0,35 m). La criba tendrá barrotes de 0,6 cm
de ancho y 1,2 cm de separación; con una velocidad de
paso en la rejilla de 0,8 m/s.

DESARENADORES Y
DESENGRASADORES
El desarenador-desengrasador es
una variante del desarenador
convencional, empleado en
grandes instalaciones depuradoras.
En este tipo de canales aireados
además de remover las arenas y
otras partículas de peso específico
similar, se retirarán también grasas,
aceites, espumas y otro material
flotante que pueden causar
interferencia en los tratamientos
posteriores y que, incluso, (como en
el caso de las grasas) podrían
promover la aparición organismos
filamentosos causantes del bulking
en los reactores biológicos.

DESARENADORES Y
DESENGRASADORES

Ejemplo 3.-
Diseñar unos canales desarenadores-desengrasadores para
un caudal medio de 1,0 m3/s y un caudal punta de 2,2 m3/s.

Decantación primaria

TRATAMIENTO BIOLÓGICO
Carga Hidráulica “CH”: corresponde al caudal de aguas residuales tratado
(V/t) por unidad de área horizontal del reactor “S”. Puede ser también
entendida como una velocidad de tratamiento.
Carga Másica o Carga Orgánica “CM”: conocida también como Carga
Contaminante, es el producto de la concentración de un contaminante
“C” y el caudal de aguas residuales vertidas “Q”. Es entendida como el
aporte en masa de contaminantes de un vertido.

Carga Volumétrica “CV”: es el cociente entre la carga másica
(carga contaminante) “CM” por volumen de la unidad de
tratamiento (reactor) “ ”.
Carga Superficial “Cs”: corresponde al cociente entre la
carga másica (carga contaminante) “CM” por unidad de
área superficial del reactor “S”.

Tiempo de Retención Hidráulico (TRH): es el cociente
entre el volumen del reactor o unidad de
tratamiento “V” por el caudal tratado de aguas
residuales “Q”.
Tiempo de Retención Celular o Edad de Lodo (TRC):
es la relación en masa de la cantidad de biomasa
existente (microorganismos) en el reactor “Mexis”,
por la biomasa eliminada “Melim” y por día.

ELABORADO PARA EL CURSO DE ESPECIALIZACION EN GESTION,SANEAMIENTO Y TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES DEL INSTITUTO AUTÓNOMO DE GESTIÓN PÚBLICA (INAGEP).ESTÁ PROHIBIDA LA REPRODUCCIÓN
PARCIAL O TOTAL SIN AUTORIZACIÓN.
MUCHAS GRACIAS

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