1. TRATAMIENTO TERCIARIO DE
AGUAS RESIDUALES
D A N I E L E S T E B A N G Ó E Z P U E N T E S
G I O VA N N A A N D R E A M O R A P Á E Z
A N D R É S M O R E N O A R R E D O N D O
M AY R A A L E J A N D R A TA B A R E S B E LT R Á N
28-04-2015
2. TRATAMIENTOS TERCIARIOS O
AVANZADOS
Los tratamientos terciarios se han hecho necesarios a medida
que se han presentado efectos de compuestos que escapan
de los tratamientos secundarios, tales como:
•Nitrógeno
•Fósforo
•Metales pesados
•DQO soluble
Se incluyen también en estos métodos avanzados, el
tratamiento y disposición final de los lodos recolectados en
todo el tratamiento de aguas residuales
3. REMOCIÓN DE NITRÓGENO
Tratamiento biológico:
Nitrificación: Uso de
autótrofos Nitrosomonas
y Nitrobacter.
Desnitrificación:
Eliminación de NO3
- por
medio de la utilización
de heterótrofos.
Nitrógeno
orgánico
(proteínas, úrea)
Nitrógeno
amoniacal
Nitrito (NO2)
Nitrato (NO3)
O2
O2
Nitrógeno gas
(N2)
Nitrógeno
orgánico
(bacterias)
Nitrógeno orgánico
(crecimiento neto)
Asimilación
Respiración endógena
Carbono orgánico
Asimilación
4. REMOCIÓN DE NITRÓGENO: MÉTODOS
BIOLÓGICOS
El proceso se realiza en
un dos reactores
consecutivos: uno
anóxico donde la
materia orgánica del
agua actúa como fuente
de carbono, y uno
aerobio en el que se
producen nitratos.
Tomado de www.madridmasd.org
5. REMOCIÓN DE NITRÓGENO:
NITRIFICACIÓN-DESNITRIFICACIÓN
Se realiza en un único
reactor denominado
“Canal de oxidación”.
Éste se compone de una
zona aerobia y una
anóxica. Se pretende
trabajar con relaciones
A/M menores a 0,15
días-1.
Tomado de www.madridmasd.org
6. REMOCIÓN DE NITRÓGENO:
ATRAPAMIENTO DE NITRÓGENO
Consiste en la conversión de iones amonio a amonio gaseoso, mediante la elevación del
pH. Luego el amonio es extraído en una torre inyectada con aire.
NH4
+ + OH → NH3 + H2O
Floculación
Aire, NH3
Aire
Tanque de
recarbón.
Precipitación
Agua
residual
Sedimentación
Efluente
tratado
7. REMOCIÓN DE NITRÓGENO:
INTERCAMBIO IÓNICO
Los iones de amonio son intercambiados por calcio y sodio presentes en un
intercambiador insoluble (Zeolita llamada clinoptilolita) que absorbe el amonio hasta
agotarlo.
Filtración
Adsorción
con
carbón
Intercambio
con zeolita
Arrastre de
NH3 con aire
Aire, NH3
Aire
Afluente
Residuo
Lavado
Carbón
Lavado
EFLUENTE
8. REMOCIÓN DE NITRÓGENO: CLORACIÓN
AL PUNTO DE QUIEBRE
El cloro agregado en
cantidades suficientes
convierte el amonio en
nitrógeno gaseoso que es
luego liberado a la
atmósfera. 10 mg/L de
cloro convierten 1mg/L de
nitrógeno amoniacal a su
forma gaseosa
9. REMOCIÓN DE FÓSFORO:
PRECIPITACIÓN QUÍMICA
Consiste en la adición de sales metálicas de Fe3+, Al3+, Fe2+ y Ca2+ en forma
soluble, que puedan generar sales metálicas insolubles de fosfatos, precipitando
así gran cantidad de Fósforo.
QUÍMICO FÓRMULA DOSIFICACIÓN
Al
Al2(SO4)3 18H2O
Al2(SO4)3 14H2O
AlCl3
161mg/L
144mg/L
65mg/L
Fe
FeSO4
FeCl3.6H2O
FeClSO4
135mg/L
79-131mg/L
91mg/L
Ca
CaO
Ca(OH)2
50-150mg/L
50-150mg/L
10. REMOCIÓN DE FÓSFORO:
MODIFICACIÓN LODOS ACTIVADOS
Son procesos de lodos activados pero la operación es distinta, se trabaja con aireación más prolongada
consiguiendo mayor rendimiento en la eliminación de materia orgánica.
Se trabaja con menores tiempos de residencia (1h) en el reactor de estabilización, permitiendo que se lleve a cabo
sólo la adsorción de materia orgánica en los flóculos.
11. REMOCIÓN DE FÓSFORO: PROCESO
BARDENPHO MODIFICADO
Se usan bacterias Acinetobacter, que consumen fórforo y se
sedimentan en los lodos. EL reactor es una balsa alargada,
compartimentada que comienza con un proceso anaerobio para
eliminar nitrógeno, seguido de procesos anóxicos y aerobios.
12. REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
SIDUELTA: COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN
Pretende la desestabilización de la carga superficial
de las partículas con la adición de productos
químicos permitiendo así la formación de
aglomeraciones de partículas de mayor tamaño
“flóculos” que pueden sedimentar o ser filtrados.
•Aportan carga eléctrica contraria al coloide.
•Sales de Fe3+, Al3+ o polielectrolitos.
•Remoción del 80-90% de los sólidos en suspensión y
bacterias.
Tomado de: https://quimica-biologia-12-13.wikispaces.com/Tratamientos+qu%C3%AD
13. PRECIPITACIÓN QUÍMICA
Proceso que consiste en llevar la materia
disuelta, especialmente la inorgánica, a un
estado suspendido con la adición de sales
metálicas o compuestos que eleven el pH del
medio.
•Transformación de un ión (Mayor Menor E.O)
•Formación de sales insolubles.
•Eliminación de:
• Calcio y magnesio (Dureza).
• Compuestos silicatados.
• Fluoruros y fosfatos.
• Metales pesados.
Tomado de: http://www.gominolasdepetroleo.com/2014_12_01_archive.html
14. SEDIMENTACIÓN
Operación física en la que se aprovecha la
fuerza de la gravedad que hace que una
partícula más densa que el agua tenga una
trayectoria descendente.
•Eficiencia α Mayor tamaño.
•Partícula a sedimentar (tamaño, forma,
concentración, densidad).
•Eliminación de flóculos.
•Obtener efluente clarificado. Tomado de: http://deconceptos.com/ciencias-naturales/decantacion
15. SEDIMENTACIÓN
RECTANGULARES
•Velocidad de desplazamiento horizontal y constante.
•Partículas densas y grandes.
•No hay cambio de propiedades físicas.
CIRCULARES
•Disminuye velocidad de desplazamiento.
•Ideal: Floculación ( Tamaño- Partícula).
LAMELARES
•Mayor área de sedimentación.
•Flujo de agua ascendente.
•Desplazamiento de partículas descendente.
http://ciencialmr.blogspot.com/2009_02_01_archive.html
http://www.steelquimica.com.ar/efluentes/steeltec-floc-1-2-coadyuvantes-de-efluentes/
http://mezclasysolucionesqui.blogspot.com/
16. FILTRACIÓN
Operación en la que se hace pasar el agua a través de un
medio poroso con el fin de retener la mayor cantidad de
materia en suspensión.
•Lecho de arena, Tierra de Diatomeas, entre otros.
•(≠ Tamaño de partícula 0,15-0,3 mm).
•Contribuye en la reducción de la carga microbiana.
MEMBRANAS
•Barreras semipermeables que separan dos fases
(Poliméricos, Cerámicos, Metálicos).
•Separación de contaminantes disueltos o dispersos en
forma coloidal a temperatura ambiente.
•Eliminación de contaminantes a baja concentración.
•Incompatibilidad (Membrana-Contaminante) y problemas
de ensuciamiento.
http://www.ictsl.net/productos/plastico/embudodedecantacionsquibbptfenalgene.html
http://www.chimicacentro.it/catalogo/vetreria/imbuti-IMBU/
17. FILTRACIÓN
MICROFILTRACIÓN
• Separación de partículas con tamaño comprendido entre 0,1 mm y 10
mm.
• Diferencias de presión (100-500 kPa).
• Membranas microporosas del tipo profundo (Polifluoruros de
polivinilideno, poliamidas, polioleofinas y materiales cerámicos.
• Eliminación de microorganismos.
• Sólidos suspendidos, partículas finas y coloides.
ULTRAFILTRACIÓN
• Tamaño de poro entre 10 °A – 1000°A.
• Diferencias de presión (100-800 kPa).
• Membranas anisótropicas (Poliacrilonitrilo, polisulfonas, poliamidas
aromáticas, acetato de celulosa y materiales cerámicos (óxidos de
titanio, aluminio y silicio).
• Microsolutos (Coloides y macromoléculas).
AGUA
IONES
MONOVALENTES
IONES
MULTIVALENTES VIRUS BACTERIAS
SÓLIDOS EN
SUSPENSIÓN
AGUA
IONES
MONOVALENTES
IONES
MULTIVALENTES VIRUS BACTERIAS
SÓLIDOS EN
SUSPENSIÓN
http://ciencialmr.blogspot.com/2009_02_01_archive.html
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18. FILTRACIÓN
OSMOSIS INVERSA
• Solución acuosa [NaCl ] -> [NaCl ].
• Solubilidad y difusividad de componententes en solución acuosa.
• Presión transmembrana (7-70 Bar).
• Membranas densas anisótropicas (Diámetro 20-30 cm; Largo 100-150 cm).
• Aplicación Limitada (Trat. Aguas Residuales).
• Retención de sales (100%)
NANOFILTRACIÓN
• Filtrar moléculas de bajo peso molecular (200 – 1000 D).
• Tratamiento de aguas con 200 mg/L < [NaCl] < 5000 mg/L.
• Presión (7 – 14 Bares).
• Retención de sales (90 – 95%).
AGUA
IONES
MONOVALENTES
IONES
MULTIVALENTES VIRUS BACTERIAS
SÓLIDOS EN
SUSPENSIÓN
AGUA
IONES
MONOVALENTES
IONES
MULTIVALENTES VIRUS BACTERIAS
SÓLIDOS EN
SUSPENSIÓN
http://ciencialmr.blogspot.com/2009_02_01_archive.html
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19. FILTRACIÓN
ELECTRODIALISIS
•Retención de iones presentes en un afluente.
•Fuerza impulsadora (Diferencia de potencial eléctrico).
•Número de celdas (Parejas de membranas cationicas y
aniónicas) generalmente superior a 100.
•Afluente (Alimentación) Efluentes (Alta [NaCl] y Baja
[NaCl]).
•Membranas (Estireno/Divinilbeceno, Polímeros de
perfluorocarbono, polipropileno o policloruro de vinilo).
Tomado de: https://quimica-biologia-12-13.wikispaces.com/Tratamientos+qu%C3%AD
20. PROCESOS ELECTROQUÍMICOS
Pretende la remoción de contaminantes
haciendo pasar una corriente eléctrica a través
del agua con el fin de generar reacciones de
oxidación – reducción tanto en el cátodo como
en el ánodo.
•Reacciones Indirectas (Electrocoagulación,
electroflotación o electrofloculación).
•Oxidación de compuestos orgánicos
e inorgánicos.
•Reducción de metales tóxicos.
Tomado de: https://quimica-biologia-12-13.wikispaces.com/Tratamientos+qu%C3%AD
21. INTERCAMBIO IÓNICO
Pretende la remoción selectiva de iones
disueltos en el agua con la utilización de
materiales de intercambio iónico (resinas o
zeolitas) en las cuales se da el
desplazamiento de los iones sustituibles de
dichos materiales.
•Medio saturado Ciclos de regeneración.
•Desmineralización y ablandamiento de agua.
•Remoción de nitrógeno y metales pesados. http://ciencialmr.blogspot.com/2009_02_01_archive.html
22. ADSORCIÓN
Pretende la captación de sustancias solubles en la
superficie de un sólido generalmente carbón activado.
Factores que inciden en la adsorción
Solubilidad Menor solubilidad
Mejor adsorción
Estructura molecular Más ramificada
Peso molecular Grandes moléculas
Polaridad Menor polaridad
Grado de saturación Insaturado
•Carbón activado granular
Trazas de compuestos orgánicos
Mal olor, color o sabor al agua.
•Carbón activado en polvo
Procesos biológicos
Compuestos orgánicos tóxicos.
http://ciencialmr.blogspot.com/2009_02_01_archive.html
23. DESINFECCIÓN
Pretende la destrucción o inactivación de los
microorganismos que puedan causar
enfermedades usando desinfectantes que
puedan generar:
•Agua libre de patógenos
•Calidad bacteriológica en la red de conducción
posterior.
El método más usado es la desinfección con
cloro (Cl2)
También se usa hipoclorito sódico y O3.
24. ACONDICIONAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LODOS
Los lodos y sus posibles usos se han investigado por más de 30 años, tienen en los países desarrollados un
marco normativo que regula su aprovechamiento en actividades agrícolas y no agrícolas, así como su
disposición final.
Los tratamiento de AR generan subproductos, como los lodos, que requieren de un tratamiento para
realizar una adecuada disposición final que reduzca al mínimo su impacto ambiental.
Tomado de: www.ecologiaverde.com Tomado de: www.madrimasd.org
25. DEFINICIÓN
Según el “RAS” del Ministerio de Desarrollo Económico,
se entiende como Lodo al contenido de sólidos en
suspensión o disolución que contiene el agua y que se
remueve durante los procesos de tratamiento.
Los lodos provienen principalmente de:
Las PTAR de aguas residuales domésticas e industriales.
Las PTAR de agua potable.
El mantenimiento de alcantarillado municipal.
Los pozos sépticos
Tomado de: quimica103hjs.blogspot.com
26. CLASIFICACIÓN
Lodos orgánicos: Bajas concentraciones de contaminantes tóxicos, fácilmente biodegradable, prioridad I.
Lodos orgánicos e inorgánicos: Bajas concentraciones de contaminantes tóxicos, los orgánicos no
fácilmente biodegradables, prioridad II.
Lodos orgánicos e inorgánicos: Conteniendo contaminantes tóxicos, prioridad III.
Tomado de: www.monografias.com
27. CONTAMINANTES GENERALES
Metales: Principalmente Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Hg y Cr. Los metales están
siempre presentes, en concentraciones bajas, en las AR domésticas y
en altas concentraciones en las AR industriales.
Nutrientes y materia orgánica: Su peligrosidad radica en su potencial
de eutrofización para las aguas subterráneas y superficiales.
Contaminantes orgánicos: Los plaguicidas, colorantes, plastificantes,
agentes tensoactivos y muchas otras moléculas orgánicas complejas,
generalmente con poca solubilidad en agua y elevada capacidad de
adsorción, tienden a acumularse en los lodos.
Agentes patógenos: Lo más importantes son las bacterias, los virus,
los protozoos y nematodos. Los residuos de animales, los desechos
hospitalarios y funerarios, entre otros.
Tomado de: www.taringa.net
Tomado de: www.monografias.com
28. Espesado por Deshidratación
La deshidratación disminuye el contenido de agua de los lodos
disminuyendo así su volumen para el transporte y la manejabilidad de los
mismos.
La deshidratación suele ser necesaria antes de la incineración ya que se
consigue aumentar el poder calorífico al disminuir la humedad, además
es necesaria si el lodo se destina a compostaje.
Para evitar los olores que puedan derivarse de los lodos se realiza la
deshidratación.
La deshidratación es necesaria si el lodo va a ser evacuado a vertedero
ya que evitamos la formación de lixiviados.
Tomado de: www.cogersa.es
29. Espesado por Flotación
Tomado de: cidta.usal.es
Se introduce aire en una solución que se mantiene a una
presión determinada. Cuando se despresuriza la solución, el
aire disuelto se libera en forma de burbujas finamente
divididas que arrastran el lodo hasta la superficie, en donde
es recogido con un desnatador.
Los sólidos acumulados en la superficie del espesador son
retirados mediante procesos mecánicos.
30. DIGESTIÓN ANAEROBIA
Es la degradación de la materia orgánica de los lodos en condiciones de oxigeno reducido. Estos procesos
se llevan a cabo en un digestor primario con un periodo medio de retención que oscila entre los 10-30
días en función del tipo de lodos alimentados y de la temperatura de trabajo. (30-33°C)
El proceso se lleva a cabo en un reactor completamente cerrado. El lodo estabilizado que se extrae del
proceso tiene un bajo contenido de materia orgánica y de microorganismos patógenos vivos.
Tomado de: www.nilsa.com
31. DIGESTIÓN ANAEROBIA
Importante reducción
de sólidos volátiles
(entre un 40 y un 60 %)
Buena reducción del
número de microorganismos
patógenos
Genera lodos utilizables
para agricultura
VENTAJAS DESVENTAJAS
Dificultades de limpieza
y posible formación de
espumas
Potencial producción
de olores
Presenta sobrenadantes con
elevadas DBO, DQO, SS y NH3
32. DIGESTIÓN AEROBIA
oEs un proceso de aireación prolongada que dota al sistema de O2 como medio adecuado para la
producción de microorganismos aerobios.
oLos procesos de digestión aerobia están indicados especialmente para la estabilización de lodos
procedentes del tratamiento biológico, siendo en esencia una continuación del proceso de aireación.
oLos métodos de digestión aerobia psicrófila y mesófila operan a temperaturas en torno a los 20 °C y
presentan tiempos de residencia entre 10 y 30 días con valores típicos en el intervalo 14-16 días.
Digestión aerobia termófila, destrucción de componentes orgánicos biodegradables
33. Buena desinfección del
lodo (en el caso de
procesos termófilos)
Poca generación de
olores con un diseño y
operación adecuados
Reducción de la
masa total de lodo
VENTAJAS DESVENTAJAS
Altos costos
energéticos
Potencial producción
de espumas
Las bajas temperaturas
afectan negativamente
su rendimiento
DIGESTIÓN AEROBIA
34. DISPOSICIÓN FINAL DE LODOS TRATADOS
a) ENCAPSULAMIENTO: Proceso por medio del cual el residuo es incorporado dentro de un material
que lo aísla del ambiente, sin que los componentes del residuo se fijen químicamente al material
utilizado.
b) INCORPORACION A RELLENO SANITARIO: Los lodos residuales se mezclan con otros tipos de basuras
o residuos sólidos. En el relleno sanitario los residuos se disponen en un área determinada y son
compactados (tanto lodos como residuos domésticos) cubiertos con una capa de tierra limpia.
35. DISPOSICIÓN DE LODOS TRATADOS
c) AGRICOLA Y FORESTAL: Los lodos constituyen una fuente de materia orgánica alternativa a otros
insumos orgánicos utilizados tradicionalmente como abonos.
d) RECUPERACION DE SUELOS DEGRADADOS Y RECUPERACION DE PAISAJES: En regiones sujetas a
procesos de desertificación o pérdida de cobertura vegetal o suelos y áreas que fueron sometidas a
extracción minera.
Tomado de: www.taringa.net
Tomado de: www.indap.gob.cl1901
36. LODOS PROCEDENTES DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES: PROCESO GENERAL Y
CARACTERISITICAS
Los lodos generados durante el tratamiento de aguas residuales se pueden también clasificar en
función de los procesos productivos:
- Lodo peligroso por la presencia de contaminantes tóxicos.
- Lodo considerado como no peligroso.
Establecido por la EPA (agencia de protección ambiental) en sus apartados 260 y 261.
37. SUBCATEGORÍAS
LODO CRUDO: Es aquel que no ha sido tratado ni estabilizado.
LODO PRIMARIO: El lodo primario es producido durante los procesos de tratamiento primario de
las aguas residuales. Esto ocurre después de las pantallas y desarenado y consiste en productos
no disueltos de las aguas residuales.
LODO ACTIVO: La eliminación de materia orgánica disuelta y los nutrientes de las aguas
residuales tiene lugar durante el tratamiento biológico del agua. Normalmente se caracteriza por
la interacción de distintos tipos de bacterias y microorganismos, que requieren oxígeno para
vivir, crecer y multiplicarse y consumen materia orgánica. El lodo resultante se llama lodo activo.
38. LODO ACTIVO DE RETORNO: Proviene del tanque de aireación biológica al clarificador final. Los
floculos de lodo activo sedimentan al fondo y pueden separarse del agua limpia residual. La
mayoría del lodo que se lleva de nuevo a tanque de aireación e llama lodo activo de retorno.
LODO SECUNDARIO: Para alcanzar una vida del lodo constante, la biomasa en exceso debe de
eliminarse de la planta biológica de tratamiento. El lodo en exceso contiene partículas no
hidrolizables y biomasa resultado del metabolismo celular.
39. TRATAMIENTO
Los métodos de tratamiento de lodos pueden estar orientados
fundamentalmente a conseguir dos fines bien diferenciados.
El tratamientos que llevan a cabo una estabilización de los lodos, es
decir, los someten a un tratamiento que da lugar a un producto
adecuado para su utilización posterior, reduciendo su capacidad de
fermentación y la presencia de organismos patógenos. Los procesos
de digestión o secado pueden ser considerados entre estos
tratamientos como de estabilización.
40. Por otra parte se utilizan también procesos conducentes a una total o casi total eliminación de la
materia orgánica del lodo, obteniendo un menor volumen de un residuo más manejable y
prácticamente inerte. Entre estos últimos procesos cabe citar la oxidación con aire en fase
acuosa y la incineración. Por ello, los procesos de tratamiento de lodos pueden, en general,
dividirse en dos grandes categorías, procesos de estabilización de los lodos y procesos de
reducción/eliminación del componente orgánico de los mismos.
41. ESTABILIZACIÓN DEL LODO
1. Reducir la presencia de patógenos.
2. Eliminar los olores desagradables.
3. Reducir o eliminar su potencial de putrefacción. La supervivencia de microorganismos
patógenos y la proliferación de olores.
42. MEDIOS DE ESTABILIZACIÓN MÁS
EFICACES
Los medios de estabilización más eficaces para eliminar el desarrollo de estas condiciones son:
- La reducción biológica del contenido de materia volátil.
- La oxidación química de la materia volátil.
- La adición de agentes químicos para hacer el lodo inadecuado para la supervivencia de
microorganismos.
- La aplicación de calor con el objetivo de desinfectar o esterilizar el lodo.
43. LAS TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN
Las técnicas de estabilización de lodos más recurridas son:
- La digestión anaerobia. - La digestión aerobia.
- La estabilización con cal. - El tratamiento térmico.
44. PROCESOS DE CONCENTRACION O
ESPESADO DE LODOS
El espesado es un procedimiento que se emplea para aumentar la fracción sólida del lodo de
desecho mediante la reducción de la fracción líquida del mismo. La reducción del volumen de
lodo es muy beneficiosa para los procesos de tratamiento subsecuentes tanto por la capacidad
de tanques y equipos necesarios como por la cantidad de reactivos químicos
- Espesado por gravedad o
sedimentación.
- Espesado por centrifugación.
- Espesado por deshidratación.
45. PROCESOS DE INCINERACION
La combustión controlada es un proceso en el que la fracción orgánica de los lodos se
transforma en materia inerte. Como es evidente, no se trata de un sistema de eliminación total,
por ello genera cenizas y gases, pero también produce una significativa reducción de peso y
volumen del material original.