Compostaje de biosólidos de la planta de tratamiento de agua residual y municipal acuape, s.a de c.v”.

1
Universidad
Tecnológica de
Puebla
Compostaje de biosólidos de la planta de tratamiento de
agua residual y municipal Acuape, S.A de C.V”.
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN
QUÍMICA ÁREA TECNOLOGÍA AMBIENTAL.
PRESENTA:
ROLANDO LAINEZ GUERRERO
ASESORES DE ESTADÍA:
EXTERNO: Q.F.B MIRIAM LAGUNES RODRÍGUEZ.
INTERNO: I.Q. MA. DE LOURDES GRETEL DURÁN CASCO
(Agosto, 2014)
Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Puebla

2
Contenido
AGRADECIMIENTOS .....................................................................................................................................................7
INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................................................................8
RESUMEN............................................................................................................................ 9
OBJETIVO PRINCIPAL................................................................................................................ 9
OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ......................................................................................................... 9
METAS................................................................................................................................... 9
CAPÍTULO 1. ...................................................................................................................................................................12
MARCO TEÓRICO.........................................................................................................................................................12
ORIGEN DE LOS LODOS DE DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES Y
MUNICIPALES. ...............................................................................................................................................................12
PARÁMETROS DE CALIDAD EN LAS AGUAS RESIDUALES ................................................................15
Definición de la DBO. ........................................................................................................................................15
La DBO es la estimación de la cantidad de oxígeno necesaria para estabilizar a la materia
orgánica biodegradable presente en el agua residual por acción de una población
heterogénea de microorganismos. ..................................................................................................................15
Demanda química de oxígeno. .....................................................................................................................15
Carbono orgánico total ....................................................................................................................................15
pH ...............................................................................................................................................................................15
Materia flotante ....................................................................................................................................................16
Nitrógeno total......................................................................................................................................................16
Grasas y aceites..................................................................................................................................................16
Sustancias activas al azul metileno (SAAM)..........................................................................................17
OPERACIONES UNITARIAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES........................17
Pre tratamiento de aguas residuales. ........................................................................................................17
Principales etapas del tratamiento preliminar en la planta de tratamiento de Acuape S.A
de C.V .......................................................................................................................................................................17
Separación de grandes sólidos (pozo de gruesos) ............................................................................17
Desbaste o desmenuzadores........................................................................................................................18
Rejas (manuales o mecánicas).....................................................................................................................18
Cribado.....................................................................................................................................................................19
Desarenado ............................................................................................................................................................19
Flotación..................................................................................................................................................................20
 Flotación por gravedad: Se acompaña por el denominado “cajón de grasas” o una serie
de ellos. Son comunes en industrias muy pequeñas y en talleres de automóviles. El residuo
líquido fluye a través de una serie de cámaras y debido a que las partículas de grasa y aceite
son más ligeras que el agua, se elevan a la superficie y se recogen mecánicamente. Para una
operación satisfactoria se emplean tiempos de retención de 30 minutos.........................................20
 Flotación al vacío: Consiste en saturar con aire el agua residual en el tanque de
aireación y posteriormente provocar vacío parcial en el depósito cubierto. Del líquido se
liberan burbujas diminutas que de adhieren a las partículas en suspensión y que se desplazan
a la superficie donde se recogen mecánicamente. ...................................................................................20

3
 Electro flotación: Uno de los electrodos colocados en la base del tanque producen unas
microburbujas cuando el líquido en el tanque es electrolizado mediante corriente continua. Las
partículas o burbujas de oxígeno producidas en el ánodo se elevan y se adhieren a las
partículas en suspensión generando una capa en la superficie que pueda ser barrida. El
proceso es costoso debido a la reposición de los electrodos. ..............................................................20
 Flotación por aire disuelto (FAD): De la unidad se recircula parte del efluente. El
caudal recirculado se almacena en un depósito a presión donde se mezcla con aire durante
unos minutos hasta que se logra la saturación, posteriormente este efluente recirculado se
añade a la unidad FAD donde se mezcla con un caudal bruto de entrada. A medida que la
presión tiende a ser la atmosférica, el aire disuelto se desprende de la solución, formando
burbujas finas que se elevan hasta la superficie empujando consigo la materia grasa donde se
separa........................................................................................................................................................................21
TRATAMIENTO PRIMARIO .......................................................................................................................................21
Sedimentación......................................................................................................................................................21
TANQUES DE SEDIMENTACIÓN ...........................................................................................................................21
A) TANQUE DE SEDIMENTACIÓN TIPO CIRCULAR .......................................................................21
B) TANQUE SEDIMENTADOR TIPO RECTANGULAR......................................................................22
COAGULACIÓN.......................................................................................................................22
FLOCULACIÓN........................................................................................................................22
CARACTERÍSTICAS COLOIDALES ...............................................................................................23
COAGULANTES.......................................................................................................................24
CARACTERÍSTICAS DE LOS TIPOS DE COAGULANTES ....................................................................25
Sulfato de aluminio: Puede estar en forma líquida o sólida. La sólida se presenta en forma
de placas compactadas y gránulos de diversos tamaños y polvo. Su concentración se define,
en general, por su contenido en alúmina, expresada en Al2O3, es decir, 17%
aproximadamente. La densidad aparente del sulfato de aluminio en polvo es del orden de
1.kg/m3. El contenido en alúmina Al2O3 de la forma líquida fluctúa generalmente entre 8 y
8,5%; es decir, 48 a 49% en equivalente polvo o también 630 a 650 g de Al2 (SO4)3 .18 H2O
por litro de solución acuosa. El sulfato de aluminio es una sal derivada de una base débil
(hidróxido de aluminio) y de un ácido fuerte (ácido sulfúrico), por lo que sus soluciones
acuosas son muy ácidas; su pH varía entre 2 y 3,8, según la relación molar sulfato/alúmina.
Por esta razón, su almacenamiento debe hacerse en un lugar seco, libre de humedad. Es
necesario tener en cuenta esta tendencia ácida para la preparación de las soluciones y los
empaques para su distribución, y emplear, por lo general, materiales de plástico. ......................25
Cloruro férrico FeCl3: Se presenta en forma sólida o líquida; esta última es la más utilizada
en el tratamiento del agua. La forma sólida es cristalina, de color pardo, delicuescente, de
fórmulateórica FeCl36 H2O. Se funde fácilmente en su agua de cristalización a 34 °C, por lo
que es necesario protegerla del calor. La forma líquida comercial tiene un promedio de 40%
de FeCl3. Para evitar toda confusión entre los contenidos de producto puro o de producto
comercial, es recomendable expresar la dosis de coagulantes en Fe equivalente; es decir,
20,5%para la fórmula sólida y 14% aproximadamente para la solución acuosa comercial. En
presencia de hierro, las soluciones acuosas de cloruro férrico se reducen rápidamente a
cloruro ferroso FeCl2. Esta reacción explica su gran poder corrosivo frente al acero, y la
necesidad de seleccionar adecuadamente el material de los recipientes de almacenamiento,
de preparación y de distribución. .....................................................................................................................25

4
Sulfato férrico Fe2 (SO4)3: El sulfato férrico es un polvo blanco verdoso, muy soluble en el
agua, su masa volumétrica aparente es 1. Kg/m3. Debido a que en solución acuosa se
hidroliza y forma ácido sulfúrico, es necesario prevenir los efectos de su acidez. ........................26
TRATAMIENTO SECUNDARIO................................................................................................................................26
PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS ...........................................................................................26
NUTRICIÓN MICROBIANA ..........................................................................................................26
TIPOS DE METABOLISMO MICROBIANO........................................................................................27
CRECIMIENTO BACTERIANO......................................................................................................28
Fases.........................................................................................................................................................................28
LECHOS BACTERIANOS ...........................................................................................................30
CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATIVOS: BIODISCOS Y BIOCILINDROS. ..........................................30
FANGOS ACTIVOS ...................................................................................................................31
REACTORES DISCONTINUOS SECUENCIALES (SBR).....................................................................31
FILTROS VERDES....................................................................................................................32
DIGESTIÓN ANAEROBIA. ..........................................................................................................32
REACTOR BIOLÓGICO DE MEMBRANA .........................................................................................32
ELECTROCOAGULACIÓN ..........................................................................................................33
ELECTROOXIDACIÓN ...............................................................................................................33
TRATAMIENTO TERCIARIO.....................................................................................................................................33
ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO ....................................................................................................34
Etapa 1: La nitrificación, se reduce la demanda de oxígeno del amoniaco mediante su
conservación. No obstante, en este paso, el nitrógeno apenas ha cambiado de forma pero se
ha eliminado............................................................................................................................................................34
Etapa 2: En el segundo paso, la desnitrificación, el nitrato se convierte en el producto gaseoso
que es eliminado. ..................................................................................................................................................34
NITRIFICACIÓN BIOLÓGICA .......................................................................................................34
APLICACIÓN DEL PROCESO ......................................................................................................35
OXIDACIÓN DEL CARBONO Y NITRIFICACIÓN EN UNA SOLA ETAPA ...................................................35
NITRIFICACIÓN EN ETAPAS SEPARADAS......................................................................................35
DESNITRIFICACIÓN BIOLÓGICA .................................................................................................36
ELECTRODIÁLISIS ...................................................................................................................37
DESTILACIÓN.........................................................................................................................37
COAGULACIÓN.......................................................................................................................37
ADSORCIÓN...........................................................................................................................38
FILTRACIÓN...........................................................................................................................38
EXTRACCIÓN POR SOLVENTE....................................................................................................38
INTERCAMBIO IÓNICO ..............................................................................................................39
OXIDACIÓN QUÍMICA................................................................................................................39
PRECIPITACIÓN......................................................................................................................39
NITRIFICACIÓN – DESNITRIFICACIÓN..........................................................................................40
El proceso de Nitrificación .............................................................................................................................40
EL PROCESO DE DESNITRIFICACIÓN...........................................................................................41
DESINFECCIÓN.......................................................................................................................41
TRATAMIENTO DE LODOS ......................................................................................................................................42
COMPOSICIÓN DE LOS LODOS ...................................................................................................43
TIPOS DE LODOS.....................................................................................................................43

5
Lodo crudo: El lodo crudo es aquel que no ha sido tratado ni estabilizado y que puede
extraerse de las plantas de tratamiento de aguas residuales. ..............................................................44
Lodo primario: Es producido durante los procesos de tratamiento primario de las aguas
residuales. Eso sucede después de las mamparas y desarenado y consiste en productos no
disueltos de las aguas residuales....................................................................................................................44
Lodo activado: Es la eliminación de toda la materia orgánica disuelta esto tiene lugar en el
tratamiento biológico del agua..........................................................................................................................44
Lodo activado de recirculación: El lodo activo de retorno que proviene del tanque de
aireación biológica al clarificador final. Los flóculos de lodo activo sedimentan al fondo y
pueden separarse del agua limpia residual. La mayoría del lodo que se lleva de nuevo al
tanque de aireación se llama lodo activo de retorno. ...............................................................................44
Lodo secundario: Es aquel que sirve para alargar el tiempo de vida del proceso biológico; el
exceso debe ser eliminado. ...............................................................................................................................44
Lodo terciario: se produce a través de procesos de tratamiento posteriores añadiendo
floculantes................................................................................................................................................................44
ESTABILIZACIÓN DEL LODO ......................................................................................................44
DIGESTIÓN ANAEROBIA............................................................................................................45
TIPOS DE DIGESTORES ANAEROBIOS..........................................................................................45
GAS PRODUCIDO ....................................................................................................................45
DIGESTIÓN AERÓBICA .............................................................................................................45
ESPESADO (CONCENTRACIÓN)..................................................................................................46
 ESPESADO POR GRAVEDAD...............................................................................................46
 ESPESADO POR FLOTACIÓN..............................................................................................46
 ESPESADO POR CENTRIFUGACIÓN......................................................................................46
 DESINFECCIÓN................................................................................................................46
 PASTEURIZACIÓN............................................................................................................47
 ALMACENAMIENTO A LARGO PLAZO ...................................................................................47
CAPÍTULO 2. ...................................................................................................................................................................47
EL COMPOSTAJE.........................................................................................................................................................47
COMPOSTAJE EN PILA ESTÁTICA AIREADA .................................................................................49
FASES DEL COMPOSTAJE.........................................................................................................50
CONDICIONANTES DEL PROCESO...............................................................................................51
AIREACIÓN ............................................................................................................................52
CAPÍTULO 3. ...................................................................................................................................................................53
DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES .........................................................................................................................53
DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PLANTA TRATADORA ACUAPE S.A DE C.V. ..........................................54
NORMATIVIDAD APLICABLE ......................................................................................................55
ACTIVIDADES DESEMPEÑADAS EN EL LABORATORIO PARA EL CONTROL DE PARÁMETROS DE LA PLANTA
TRATADORA DE AGUA RESIDUAL ACUAPUE, S.A DE C.V. ..............................................................56
PREPARACIÓN DE MUESTRAS COMPUESTAS................................................................................56
SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES (SDT) ........................................................................................59
DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS SEDIMENTABLES APLICABLES EN LOS REACTORES BIOLÓGICOS ............60
DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS POR MÉTODO DE ESPECTROFOTOMETRÍA ...........................................61
Procedimiento ......................................................................................................................................................62
MEDICIÓN DE PH ....................................................................................................................62

6
Toma de muestras ..............................................................................................................................................62
Procedimiento ......................................................................................................................................................62
Calibración en dos puntos .............................................................................................................................62
DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO.....................................................................................63
Procedimiento ......................................................................................................................................................64
Muestreo..................................................................................................................................................................64
CAPÍTULO 4. ...................................................................................................................................................................65
ELABORACIÓN DEL COMPOSTAJE. ..................................................................................................................65
EVOLUCIÓN DE LA COMPOSTA ..................................................................................................65
5. COMPOSTA EN SU PRIMERA FASE ..........................................................................................66
66
Etapa de maduración: Escasean los nutrientes y desciende la actividad bacteriana. En esta
etapa predominan los hongos que son los encargados de degradar el material más resistente
cuando las temperaturas son moderadas y los sustratos son polímeros complejos. ...................67
TOMA DE TEMPERATURAS EN DIFERENTES PUNTOS DE LA COMPOSTA SEMANA 1-2 ...........................68
TOMA DE TEMPERATURA EN LOS DISTINTOS PUNTOS DE LA COMPOSTA SEMANA DE 2-3 .....................70
TOMA DE TEMPERATURAS EN LOS DISTINTOS PUNTOS EN LA COMPOSTA SEMANA 3-4........................71
CAPÍTULO 5. ...................................................................................................................................................................72
PRUEBA DE LA HORTALIZA PARA EL APROVECHAMIENTO DE LA COMPOSTA......................72
CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LA HORTALIZA..................................................................................73
TIEMPO DE GERMINACIÓN Y CRECIMIENTO DE LA ZANAHORIA Y DE LA CEBOLLA. ...........73
CONTROL DE CRECIMIENTO DE LA ZANAHORIA.............................................................................74
CONTROL DE CRECIMIENTO DE LA CEBOLLA................................................................................81
SUGERENCIAS ..............................................................................................................................................................88
CONCLUSIONES ...........................................................................................................................................................89
BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................................................................................90

7
Agradecimientos
Agradezco a mi Padre, quien me ha apoyado durante esta aventura de estudio
que es la Universidad, gracias a él que me ha dado la oportunidad de estudiar,
apoyarme en todo momento y aconsejarme cuando ha sido necesario.
Agradezco también a aquellos amigos míos que me han acompañado durante
todo este tiempo, es gracias a ellos que la universidad nunca será aburrida, ellos
que me han ayudado cuando más los necesité y sé que cuento con ellos, los
conocidos.
Una mención muy especial para la Q.F.B. Miriam Lagunes Martínez, quien fungió
como mi asesora externa de estadías y que es gracias a ella que se pudo
desarrollar el proyecto; gracias por su tiempo, comprensión y apoyo en cuanto a
mi estudio se refiere.
Para finalizar un agradecimiento muy especial para la profesora que siempre me
ha apoyado y ayudado en gran parte de mis estudios de Técnico Superior
Universitario, la I.Q. María Del Lourdes Gretel Durán Casco, quien además es mi
asesora de estadías, profesora muchas gracias por su apoyo y su paciencia.

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INTRODUCCIÓN
La planta tratadora de agua residual Acuape S.A de C.V., ubicada en el Blvd.
Resurrección lote 1B Mza. 12, Col. Parque industrial Puebla 2000, opera
considerando los objetivos básicos siguientes:
 Evitar la contaminación de un cuerpo receptor.
 Producir, mediante tratamiento, un efluente cuyas características permitan
su reutilización.
Una planta de tratamiento de agua residual es un conjunto de estructuras y
unidades donde se remueven total o parcialmente los contaminantes contenidos
en el agua.Para llevar a cabola remoción de estos sólidos y contaminantes se
requiere de los siguientes pasos:
 Tratamiento preliminar: Consiste en la remoción de basura y arenas por
medios físicos o mecánicos para evitar daños en los sistemas de
conducción y sistemas posteriores de tratamiento.
 Tratamiento primario: Se aplica para la remoción de material suspendido
añadiendo agentes químicos para su floculación o coagulación.
 Tratamiento secundario: Se utiliza para la remoción de materia orgánica
mediante la presencia de microorganismos.
 Desinfección: Eliminación de microorganismos patógenos por medio de
agentes químicos.
 Tratamiento de lodos: Para producir lodo apto para su disposición final,
esto es, mediante la reducción del contenido de agua presente, y
generando lodo que no se descomponga (lodo estabilizado).
En el último proceso, los biosólidos son lodos de plantas de tratamiento de agua
residual que son sometidos a varios procesos para su estabilización,con el
objetivo de:
 Degradación controlada de sustancias orgánicas y eliminación de olor.
 Reducción de volumen y peso.
 Higiene y muerte de organismos patógenos.
 Mejora las propiedades del lodo de las plantas de tratamiento para su
utilización posterior o disposición final.
La depuración de aguas residuales genera lodos y biosólidos según el nivel de
tratamiento; los primeros forman parte del conjunto descriptor de procesos y el
término es utilizado antes de que un criterio de uso benéfico haya sido alcanzado;
los biosólidos son los lodos que pueden ser empleados benéficamente.

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El suelo puede ser un buen receptor de residuos orgánicos: tiene la capacidad de
transformar algunos de los componentes, o de inmovilizar otros, pero también de
transportar; sin embargo, tiene un límite de capacidad, de la que no se puede
abusar. El uso indiscriminado de lodos en suelos agrícolas puede llevar a la
alteración de sus características, a la contaminación de las aguas subterráneas,
de ciertos cultivos o de la cadena trófica.
RESUMEN
El aprovechamiento agrícola de lodos, al igual que el de otros residuos orgánicos,
debe realizarse en un marco global de gestión de materia orgánica y fitonutrientes,
teniendo muy presente la protección de recursos: suelo, agua y aire.
Objetivo principal.
Utilizar la tecnología del compostaje para el aprovechamiento de los biosólidos
generados en la planta Acuape S.A de C.V.
Objetivos específicos.
 Evaluar la calidad del compostaje para su aprovechamiento en la mejora
del suelo.
 Facilitar la gestión de los residuos orgánicos procedentes de distintas
actividades, reduciendo su peso y volumen, a la vez que estabilizarlos y
generar un producto útil.
 Obtención de abono orgánico (compost) que permita el mantenimiento de la
fertilidad de los suelos, la producción de cultivos de calidad y la
conservación del entorno.
Metas
Alcanzar la calidad del compostaje maduro en un periodo de 2 a 3 meses
checando las variables que presenta la composta (pH, temperatura y porcentaje
de humedad) utilizando varios métodos e instrumentos de laboratorio.
Demostrar que el compostaje es útil para la sanación del suelo haciendo pruebas
de cultivo en jardineras o implementando la siembra de plantas.

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Definiciones
Para la correcta interpretación del presente documento, es necesario entender
varios conceptos primordiales en el contexto del tratamiento de aguas residuales.
Aglutinación:Unión de dos o más cosas con una sustancia hasta que se forme
una masa compacta.
Aprovechamiento:Es el uso de los biosólidos como mejoradores o
acondicionadores de los suelos por su contenido de materia orgánica y nutrientes,
o en cualquier actividad que presente un beneficio.
C/N:La relación Carbono/Nitrógeno es un valor numérico que determina la
proporción de Carbono/Nitrógeno que podemos encontrar en un suelo.
Composta: Es el producto que se obtiene de compuestos que forman o formaron
parte de seres vivos en un conjunto de productos de origen animal y vegetal;
constituye un “grado medio” de descomposición de la materia orgánica.
Compostaje: El compostaje es un proceso de transformación de la materia
orgánica para obtener compost, un abono natural.Esta transformación se lleva a
cabo sin ningún tipo de mecanismo, ningún motor ni ningún gasto por
mantenimiento.
Disposición final:La acción de depositar de manera permanente lodos y
biosólidos en sitios autorizados.
Digestión aerobia:Es la transformación bioquímica de la materia orgánica
presente en los lodos que es transformada en bióxido de carbono y agua por los
microorganismos en presencia de oxígeno.
Estabilización:Son los procesos físicos, químicos o biológicos a los que se
someten los lodos para acondicionarlos para su aprovechamiento o disposición
final para evitar o reducir sus efectos contaminantes al medio ambiente.
Emulsificación: Emulsionar es el proceso de mezclar dos líquidos que son
difíciles de mezclar. Las emulsiones se estabilizan por lo general mediante
emulsionantes tales como los tensoactivos, que se mezclan en una de las dos
fases antes de emulsionar. Los emulsionantes son una parte de agua (hidrofílico)
y una parte de amantes de las grasas (lipófilo).
Eutrofización:Define el enriquecimiento de unecosistemacon nutrientes a un ritmo
tal que no puede ser compensado por sus formas de eliminación natural.

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El uso más extendido se refiere específicamente al aporte más o menos masivo
de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático.
Lodos: Son sólidos con un contenido variable de humedad, provenientes del
desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, de las plantas
potabilizadoras y de las plantas de tratamiento de aguas residuales, que no han
sido sometidos a procesos de estabilización.
Lixiviado: Líquido proveniente de los lodos y biosólidos, el cual se forma por
reacción o percolación y que contiene contaminantes disueltos o en suspensión.
Mejoramiento de suelos: Es la aplicación de los biosólidos en terrenos para
mejorar sus características físicas, químicas o microbiológicas.
Patógeno:Microorganismo capaz de causar enfermedades, si está presente en la
cantidad suficiente y en condiciones favorables.
Sólidos suspendidos volátiles (ssv): Son sólidos orgánicos totales presentes en
los lodos y biosólidos, que se volatilizan cuando éstos se queman a 550°C en
presencia de aire en un tiempo determinado.

12
Capítulo 1.
Marcoteórico
Origen de los lodos de depuraciónde las aguas residuales
industriales y municipales.
En los tratamientos de las aguas residuales se combinan operaciones y
procesosunitarios para constituir los llamados tratamientos: primario, secundario y
terciario; en las operaciones unitarias predominan los fenómenos físicos, mientras
que en los procesos unitarios destacan métodos químicos y biológicos.
El tratamiento primario contempla el uso de operaciones físicas tales como
lasedimentación y el desbaste para la eliminación de los sólidos sedimentables y
flotantes presentes en el agua residual.
En el tratamiento secundario son procesos biológicos y químicos los que se
emplean para eliminar la mayor parte de la materia orgánica.
En el tratamiento terciario se emplean combinaciones adicionales de los procesos
y operaciones unitarias con el fin de eliminar otros componentes, tales como el
nitrógeno y el fósforo cuya reducción con tratamiento secundario no es
significativa.
La evacuación final de los residuos sólidos, semisólidos (fangos) y contaminantes
concentrados separados del agua residual mediante los diversos procesos de
tratamiento, es un problema complejo y costoso. Actualmente la gestión de estos
residuos ha derivado en la reutilización, valorización, incineración y depósito en
vertederos autorizados.
El incremento de la producción de fangos como resultado de un mayor número de
plantas dotadas de tratamientos secundarios y terciarios, está saturando las
actualesvías de evacuación y tratamiento de fangos. Todo esto está derivando en
la búsquedade métodos más eficientes para el tratamiento, evacuación y
reutilización de fangos tales como el proceso térmico y el compostaje.

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Tabla.1.Características físicas, químicas y biológicas del agua residual y su
procedencia.
Características Procedencia
Propiedades físicas
Color Aguas residuales, domésticas e
industriales, degradación natural de
materia orgánica.
Olor Agua residual en descomposición,
residuos industriales.
Sólidos Agua de suministro, aguas residuales
domésticas e industriales; erosión del
suelo, infiltraciones y conexiones
incontroladas.
Temperatura Aguas residuales domésticas e
industriales.
Constituyentes químicos orgánicos
Carbohidratos Aguas residuales domésticas,
industriales y comerciales.
Grasas animales, aceites y grasas Aguas residuales domésticas,
Pesticidas Residuos agrícolas.
Fenoles Vertidos industriales.
Proteínas Aguas residuales domésticas,
Compuestos orgánicos volátiles Aguas residuales domésticas,

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Características Procedencia
Constituyentes químicos inorgánicos
Alcalinidad Aguas residuales domésticas, agua de
suministro, infiltración de agua
subterránea.
Cloruros Aguas residuales domésticas, agua de
suministro, infiltración de agua
subterránea.
Metales pesados Vertidos industriales.
Nitrógeno Residuos agrícolas y aguas residuales
domésticas.
pH Aguas residuales domésticas,
Fósforo Aguas residuales domésticas,
industriales y comerciales; aguas de
escorrentía.
Azufre Aguas residuales domésticas,
Gases
Sulfato de hidrógeno Descomposición de residuos
orgánicos.
Metano Descomposición de residuos
orgánicos.
Oxígeno Aguas de suministro; infiltración

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Parámetros de calidad en las aguas residuales
Entre los parámetros de calidad que se tienen que considerar en las aguas
residuales están los contaminantes orgánicos que éstas presentan que
contemplan como elemento principal al carbono, así mismo, uno de los
parámetros representativos de los compuestos orgánicos es la demando
bioquímica de oxígeno (DBO), que es un parámetro indicador del contenido de
materia orgánica biodegradable presente en el agua de desecho.
Definición de la DBO.
La DBO es la estimación de la cantidad de oxígeno necesaria para estabilizar a la
materia orgánica biodegradable presente en el agua residual por acción de una
población heterogénea de microorganismos.
 La DBO se determina a 20°C y por un periodo de incubación de 21 días.
 DBO5 representa del 60 al 80% de la DBO que se podría determinar en 21
días.
Al quinto día el oxígeno debe ser del 60 al 80% solo eso garantiza las mediciones
exactas.LaDBO puede verse afectada por: pH, temperatura, tóxicos (Cr, Pb, Cu),
insecticidas, grasas y aceites. Por lo tanto, es necesario que los microorganismos
se adapten a los desechos tóxicos.
Demandaquímica de oxígeno.
Es un parámetro que también mide la cantidad de oxígeno requerido por la
fracción orgánica de una muestra de agua residual que es susceptible a oxidarse
por efecto de permanganatos o dicromatos. La DQO mide la cantidad de materia
degradable más la no-biodegradable.
Carbono orgánico total
Es un método que se utiliza para medir el nivel de contaminación en la descarga
de agua residual. Se determina a través de un proceso de combustión en todo el
carbono es transformado en CO2.
pH
La determinación de pH, se realiza de manera electromagnética a temperatura
específica y proporciona un valor característico con el nivel de acidez intrínseca de
la disolución examinada. El agua residual, con concentraciones de Ion hidrógeno
inadecuadas presentan dificultades para el tratamiento de procesos biológicos. El
valor de pH es un parámetro regulado por límites máximos permisibles en
descargas de aguas residuales al alcantarillado o cuerpos receptores.

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Materia flotante
La materia flotante es todo aquel material que queda retenido en una malla entre
2.8 mm y 3.3 mm de abertura. La determinación de la materia flotante en agua
residual y aguas residuales tratadas, es de importancia para el control y
tratamiento de descargas. La materia debe estar ausente en el agua residual
tratada.
Nitrógeno total
Es la suma de nitrógenos amoniacal y orgánico presente en la muestra.Su exceso
en las aguas es causa de eutrofización. Las moléculas de nitrógeno se encuentran
principalmente en el aire, agua y suelos. El nitrógeno es emitido extensamente
por las industrias, incrementando los suministros de nitritos y nitratos en el suelo y
agua.
La adicción de nitrógeno enlazado al ambiente tiene varios efectos, si la
concentración se excede de los 70 mg/L. Para empezar, puede cambiar la
composición de las especies debido a su aceptabilidad de ciertos organismos a las
consecuencias de los compuestos de hidrógeno. Luego la mayoría del nitrito
puede tener varios efectos en la salud humana, así como también en la de los
animales.
Grasas y aceites
Las grasas y aceites son compuestos orgánicos constituidos principalmente por
ácidos grasos de origen animal y vegetal, así como los hidrocarburos de petróleo.
Las principales fuentes aportadoras de grasas y aceites son: los usos domésticos,
los talleres automotrices y los motores de lanchas y barcos, la industria del
petróleo y la industria doméstica.
La determinación de grasas y aceites no mide una sustancia específica, sino un
grupo de sustancias susceptibles a disolverse en hexano, incluyendo ácidos
grasos, jabones, grasas, ceras, hidrocarburos, aceites y cualquier otra sustancia
extraíble con hexano. En la calidad del agua residual municipal, se considera que
la concentración de grasas es baja cuando es de 50 mg/l y se considera alta o
elevada cuando es de 150mg/l o mayor.
El hecho que sea menos densas que el agua e inmiscibles en ella, hace que se
difundan por la superficie de modo que pequeñas cantidades de grasas y aceites
puedan cubrir grandes superficies de agua. Además de producir un impacto
estético, reducen la re-oxigenación través de la interface aire-agua, disminuyendo
el oxígeno disuelto y absorbiendo la radiación solar, afectando así la actividad
fotosintética y en consecuencia, la producción interna de oxígeno disuelto.

17
Encarecen los tratamientos de depuración y algunos aceites, especialmente los
minerales suelen ser tóxicos.
Sustancias activasal azul metileno (SAAM)
Es la adsorción en carbón activado, donde los tensoactivos entran en las aguas
limpias y residuales, principalmente por la descarga de residuos acuosos del
lavado doméstico e industrial de ropa y otras operaciones de limpieza. Un tenso-
activo combina en una sola molécula, a un grupo de hidrófobo con uno hidrófilo.
Dichas moléculas tienden a congregarse en las interfaces, entre el medio acuoso y
las otras fases del sistema, como aire, líquidos oleosos y partículas, impartiendo
por tanto propiedades tales como: formación de espuma, emulsificación y
suspensión de partículas.
La mayoría de los tensoactivos de las aguas residuales domésticas se combinan
con cantidades proporcionales de las partículas adsorbidas. En las aguas la
concentración de tensoactivos suele ser inferior a 0.1 mg/L pero si ésta fuera
mayor de 0.5 mg/L se corre mayor riesgo de una mayor cantidad de detergentes
que puede causar espuma, toxicidad para la vida acuática y el crecimiento
desmesurado de la flora por el aporte de fosfatos.
Operacionesunitariaspara el tratamiento de aguas residuales
Pre tratamiento de aguas residuales.
El objetivo del pre- tratamiento es acondicionar las aguasa residuales por medios
físicos o mecánicos para evitar daños en los sistemas de conducción y sistemas
posteriores de tratamiento.
Principales etapasdeltratamiento preliminar en la planta de
tratamiento de Acuape S.A de C.V
 Separación de grandes sólidos (pozo de gruesos).
 Rejas.
 Desbaste.
 Cribado.
 Desarenado.
Separación de grandes sólidos(pozo de gruesos)
Cuando se prevé la existencia de sólidos de gran tamaño o de una gran cantidad
de arenas en el agua cruda, se debe incluir al principio de la instalación, un
sistema de separación de estos sólidos. Este consiste en un pozo situado en la
entrada del colector de la planta, de tronco piramidal invertido y paredes muy

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inclinadas, con el fin de concentrar los sólidos y las arenas decantadas en una
zona específica donde se puedan extraer de una forma eficaz.
Este pozo tiene una reja instalada que no es más que una serie de vigas de acero
colocadas verticalmente en la boca de entrada de la planta que impiden la entrada
de troncos o de materiales demasiado grandes que romperían o taparían la
entrada del caudal de la instalación. La extracción de los residuos se realiza
generalmente con cucharas de accionamiento electrónico.
Desbaste o desmenuzadores.
El objetivo del desmenuzado, desbastado y triturado es reducir el tamaño de los
sólidos para que así puedan ser removidos en operaciones de tratamiento
subsecuentes, tales como clarificación primaria, donde ambos, sólidos flotantes y
sedimentables son removidos. El desfibrado puede llevarse a cabo mediante
desmenuzadores o desbastadores y los sólidos son sometidos a esta operación
mediante el empleo de rejillas o cribas, mientras aquellos triturados más pequeños
son retornados a la corriente.
El triturador consiste en un cilindro ranurado, el cual se encuentra rotando a través
del cual pasa el agua residual, los sólidos muy grandes al pasar por estas ranuras
son cortados mediante cuchillas al rotar el cilindro, esto hasta que puedan pasar
por la abertura predeterminada.
Esta operación consiste en hacer pasar el agua residual a través de una reja. De
esta forma, el desbaste se clasifica según la separación entre los barrotes de la
reja en:
 Desbaste fino: Con separación libre entre barrotes de 10-25 mm.
 Desbaste grueso: Con separación libre entre barrotes de 50-100 mm. En
cuanto a los barrotes,éstos deben tener espesores mínimos según la reja
de gruesos, de 12-25 mm.
 Reja de finos: Entre 6 y 12 mm.
Rejas (manuales o mecánicas)
Se emplean en el agua residual municipal y en algunas veces en aguas de
desecho industrial, su función es eliminar todo sólido mayor tal como trozos de
madera, material plástico, trapos etc. En un principio, la limpieza de éstas se
realizaba en forma manual, en la actualidad esta se efectúa en forma mecánica y
los desechos son colocados en recipientes adecuados para su confinamiento o
incineración.

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En aquellas en que la limpieza se realizaba en forma manual, el espaciamiento
entre barras oscila entre 22 y 50 mm (1 a 2 plg), están montadas formando un
ángulo que va de 30 a 75° con respecto a la horizontal, predominando el rango de
30 a 45°.
Para aquellas en la cual la limpieza es mecánica el espaciamiento oscila entre 25
y 38 mm (1 a 1.5 plg) y el ángulo formado con la horizontal va de 45 a 90°,
predominando 60°. El periodo del tiempo de limpieza es controlado mediante
relevadores o bien por acción de un flotador que activa el motor de limpieza.
Cribado
Su principal objetivo es la separación de material suspendido de gran tamaño. El
tamaño del material separado puede ser muy variable. La separación del material
se realiza al hacer pasar la corriente de agua a través de una estructura tipo
coladera que consiste en un elemento tipo malla mecánica que desarrolla un
tamizado. Posee una abertura que se encuentra entre 9.5 a 12.7 mm, se emplea
para eliminar materiales pequeños.
El cribado es una operación indispensable en una planta de tratamiento para la
protección del equipo de bombeo.
Desarenado
Las arenas están formadas de arena inorgánica o partículas de gravilla del tamaño
de alrededor de 1 mm, que proceden del lavado de carreteras y aceras y que van
a parar al alcantarillado. Estas arenas no suelen existir en aguas residuales de
procesos industriales pero son parte de los sistemas municipales donde se
combinan las propias aguas residuales con el agua de lluvia.
La remoción de arena usualmente se aplica a aguas de desecho municipal para
eliminar barro y/o arena, la cual puede causar daño a bombas, acumularse en los
tanques de aireación, clarificadores y digestores o por otro lado taponar tuberías.
La eliminación de la arena de lleva a cabo mediante:
 Cámara de sedimentación longitudinal. En estas cámaras, barro y arena
sedimentan a una velocidad horizontal suficiente para impedir que
sedimenten sólidos orgánicos (0.23-0.30 m/s), esta velocidad es controlada
mediante una presa o derramadero.
El flujo manejado va desde 1,833.4 a 2,037 m3/ día, a este régimen de flujo se
remuevan partículas de arena de cuarzo de 0.2 mm de diámetro y permitiendo
que los sólidos orgánicos permanezcan en suspensión. La arena es removida
mediante rastrillos mecánicos y depositados en las cámaras longitudinales en

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donde la cámara de sedimentación cuenta con dos de éstos, uno de ellos es
limpiado de forma mecánica.
 Tanque desarenador aireado. En éste, el barro y la arena se sedimentan,
mientras que el sólido orgánico tiende a flotar. El fondo es inclinado,
semejante al de una tolva, donde la arena es removida por medios
mecánicos o aire y conducida posteriormente a rellenos sanitarios.
En estas cámaras, la velocidad de la masa del agua, es la que controla la
densidad de las partículas removidas; si la velocidad es excesiva la arena pesada
saldrá por el efluente, por el contrario, si esta velocidad es insuficiente, los sólidos
orgánicos ligeros van a salir mezclados junto con la arena.
La arena, para su disposición final puede ser removida mediante aire, tornillo sin-
fin, banda de cangilones, elevadores inclinados, etc.
Flotación
La flotación es un proceso unitario de separación basado en hacer flotar las
partículas sólidas en una fase líquida. En las plantas municipales, los sólidos son
grasas y aceites, aunque en muchas de estas plantas sus cantidades son
insignificantes por lo que la flotación no es un proceso unitario esencial. En las
plantas industriales, los sólidos pueden ser productos oleaginosos residuales.
La flotación se emplea cuando las partículas en suspensión tienen velocidades de
sedimentación tan bajas que no se pueden eliminar en tanques decantadores.
En los procesos de flotación se contemplan:
 Flotación por gravedad: Se acompaña por el denominado “cajón de
grasas” o una serie de ellos. Son comunes en industrias muy pequeñas y
en talleres de automóviles. El residuo líquido fluye a través de una serie de
cámaras y debido a que las partículas de grasa y aceite son más ligeras
que el agua, se elevan a la superficie y se recogen mecánicamente. Para
una operación satisfactoria se emplean tiempos de retención de 30 minutos.
 Flotación al vacío: Consiste en saturar con aire el agua residual en el
tanque de aireación y posteriormente provocar vacío parcial en el depósito
cubierto. Del líquido se liberan burbujas diminutas que de adhieren a las
partículas en suspensión y que se desplazan a la superficie donde se
recogen mecánicamente.
 Electro flotación: Uno de los electrodos colocados en la base del tanque
producen unas microburbujas cuando el líquido en el tanque es
electrolizado mediante corriente continua. Las partículas o burbujas de
oxígeno producidas en el ánodo se elevan y se adhieren a las partículas en

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suspensión generando una capa en la superficie que pueda ser barrida. El
proceso es costoso debido a la reposición de los electrodos.
 Flotación por aire disuelto (FAD):De la unidad se recircula parte del
efluente. El caudal recirculado se almacena en un depósito a presión donde
se mezcla con aire durante unos minutos hasta que se logra la saturación,
posteriormente este efluente recirculado se añade a la unidad FAD donde
se mezcla con un caudal bruto de entrada. A medida que la presión tiende a
ser la atmosférica, el aire disuelto se desprende de la solución, formando
burbujas finas que se elevan hasta la superficie empujando consigo la
materia grasa donde se separa.
Tratamiento primario
El primer tratamiento es importante que sufren las aguas residuales, después de
las precedente fases preliminares, es generalmente por medio físico y/o químico.
Sedimentación
La sedimentación de los sólidos suspendidos en un tanque adecuado en el que se
mantienen las aguas por un lapso de 0.5 a 3 horas o más, es suficiente para
permitir que del 40% al 65% de los sólidos finamente divididos, se depositen en el
fondo del tanque, del cual se extraen por medio de colectores mecánicos en forma
de lodos. La sedimentación primaria es una operación unitaria diseñada para
concentrar y remover solidos suspendidos orgánicos del agua residual. Cuando se
considera que el nivel primario era suficiente como único tratamiento, la
sedimentación es la operación unitaria más importante de una planta.
Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un depósito de
sedimentación donde se depositan materiales orgánicos que son retirados pasa su
eliminación.La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de
tratamiento industrial, incorporando procesos llamados coagulación y floculación
química al tanque de sedimentación.
Tanques de sedimentación
A) Tanque de sedimentación tipo circular
Los tanques de sedimentación circulares, cuentan con un brazo desnatador que
está unido a la rastra de lodos. A diferencia de los tanques rectangulares, cuyo
flujo es horizontal, en los tanques circulares es del tipo radial. El agua a tratar se
introduce por el centro o por la periferia del tanque. El sistema de alimentación
central es el más usado, no obstante ambas configuraciones producen buenos

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resultados. El dispositivo de remoción de espumas separadas se dispone junto
con el material retenido en el cribado, la arena y el lodo digerido.
B) Tanque sedimentador tipo rectangular
En los tanques rectangulares, la espuma se retira utilizando unas rastras que, de
manera alternada después de recorrer el tanque por el fondo, regresan a su punto
de partida recorriendo la superficie del agua, esto se aprovecha para remover la
espuma. El material flotante se desplaza de esta manera hasta un sitio donde se
colecta, ubicado a cierta distancia hacia atrás del vertedor del efluente y allí es
retirado al pasar sobre un vertedor de espuma o por medio de una rastra
transversal.
Tanto los tanques rectangulares como en los circulares se requiere la construcción
de una mampara entre el dispositivo de remoción de espuma y el vertedor del
efluente y los acondicionamientos, necesarios para la remoción de espuma.
Coagulación
Consiste en la adición de agentes químicos al agua residual, los cuales se
combinan con los sólidos coloidales no sedimentables y sólidos de sedimentación
lenta, de esta manera se producen flóculos, los cuales son removidos
posteriormente en la mayoría de los casos por sedimentación. Los productos más
utilizados son: el sulfato de aluminio, el cloruro férrico o los poli electrolitos.
Floculación
Es la agitación lenta o suave para llevar acabo el agregado de partículas
desestabilizadas conduciendo a una sedimentación flocular rápida.
En el tratamiento de aguas, el principal uso de la coagulación y la floculación es
para aglomerar sólidos antes de la sedimentación y filtración rápida de la arena.
Enel tratamiento de aguas residuales municipales, ambos coagulación y
floculación son utilizados para aglomerar sólidos en el tratamiento fisicoquímico
del caudal bruto y efluentes primarios y secundarios.
Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos en suspensión.

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Característicascoloidales
Las dispersiones coloidales se clasifican de acuerdo en la fase dispersa y al
medio de dispersión, en el caso del tratamiento de aguas residuales consideran:
 Sólidos dispersados en líquidos (soles), esto es, materia orgánica
(microbios) y materia inorgánica (arcilla). La característica principal de estos
sólidos es que no sedimentan bajo la acción de la gravedad.
 Líquidos dispersos (emulsiones) como ejemplo de estos tenemos aceite y
agua.
Tabla 2. Tipos de tratamiento primario
Concepto
Sedimentación
simple
Tipo de tratamiento/
sedimentación con
sustancias químicas
Flotación con
aire disuelto
(FAD)
Sustancias añadidas Ninguna Coagulantes y
floculantes
 Sulfato de
amonio
 Cloruro férrico
 Polímeros
catiónicos
Aire a alta
presión
Coagulantes y
floculantes
Remoción de contaminantes
 Sólidos suspendidos
40-60% 70-90% 70-90%
 Grasas y aceites
60-80% Mayor que 90%
Mayor que
90%
 Fósforo 20-40% 50-60% 50-60%
 Materia orgánica (DBO5) Despreciable Mayor que 90% No hay datos
Tiempo de retención 2-3 horas 2-3 horas Menor a 30
minutos

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Las partículas coloidales poseen una gran área por unidad de volumen, por lo que
tienden a adsorber sustancias tal como moléculas de agua e iones que se hallan
en su entorno; también desarrollan o tienen una carga relativa.
De acuerdo a su afinidad por el agua, los sólidos coloidales, pueden ser
clasificados en:
 Hidrofílicos: Exhiben una marcada afinidad por el agua, en éstos, el agua
absorbida retarda la floculación y frecuentemente requiere un tratamiento
especial para alcanzar la floculación efectiva.
 Hidrofóbicos: No posee afinidad por el medio líquido y carece de estabilidad
en presencia de electrolitos.
Coagulantes
Los coagulantes, más usados en el tratamiento de aguas residuales son:
 Sulfato de aluminio y
 Sales de hierro.
Estas últimas tienen ventaja sobre la primera debido a que cubren un amplio rango
de pH, aunque la selección de un coagulante requiere de pruebas en laboratorio o
planta piloto para los estudios de coagulación.

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Característicasde los tipos de coagulantes
Sulfato de aluminio:Puede estar en forma líquida o sólida. La sólida se
presenta en forma de placas compactadas y gránulos de diversos tamaños y
polvo. Su concentración se define, en general, por su contenido en alúmina,
expresada en Al2O3, es decir, 17% aproximadamente. La densidad aparente del
sulfato de aluminio en polvo es del orden de 1.kg/m3. El contenido en alúmina
Al2O3 de la forma líquida fluctúa generalmente entre 8 y 8,5%; es decir, 48 a 49%
en equivalente polvo o también 630 a 650 g de Al2 (SO4)3 .18 H2O por litro de
solución acuosa. El sulfato de aluminio es una sal derivada de una base débil
(hidróxido de aluminio) y de un ácido fuerte (ácido sulfúrico), por lo que sus
soluciones acuosas son muy ácidas; su pH varía entre 2 y 3,8, según la relación
molar sulfato/alúmina. Por esta razón, su almacenamiento debe hacerse en un
lugar seco, libre de humedad. Es necesario tener en cuenta esta tendencia ácida
para la preparación de las soluciones y los empaques para su distribución, y
emplear, por lo general, materiales de plástico.
Cloruro férrico FeCl3:Se presenta en forma sólida o líquida; esta última es la
más utilizada en eltratamiento del agua.La forma sólida es cristalina, de color
pardo, delicuescente, de fórmulateórica FeCl36 H2O. Se funde fácilmente en su
agua de cristalización a 34 °C, por lo que es necesario protegerla del calor.La
forma líquida comercial tiene un promedio de 40% de FeCl3. Para evitartoda
confusión entre los contenidos de producto puro o de producto comercial,
esrecomendable expresar la dosis de coagulantes en Fe equivalente; es decir,
20,5%para la fórmula sólida y 14% aproximadamente para la solución acuosa
comercial.En presencia de hierro, las soluciones acuosas de cloruro férrico se
reducenrápidamente a cloruro ferroso FeCl2. Esta reacción explica su gran poder
corrosivofrente al acero, y la necesidad de seleccionar adecuadamente el material
de losrecipientes de almacenamiento, de preparación y de distribución.
Sulfato ferroso FeSO47 H2O: El sulfato ferroso usado en el tratamiento de
agua es un polvo de color verde muy soluble y tiene una masa volumétrica
aparente próxima a 900 kg/m3. Su contenido en hierro es de aproximadamente
19%. Por su naturaleza ácida, el pH de una solución al 10% es de 2,8
aproximadamente. Por esta razón, para su almacenamiento y preparación se usa
material plástico. Si se usan sulfato ferroso y cloro para el tratamiento del agua,
pueden dosificarse por separado o bien, oxidarse previamente la solución de
sulfato ferroso con cloro. Se obtiene entonces una mezcla de sulfato y cloruro
férrico, a la que se conoce comercialmente con el nombre de cloro-sulfato férrico.

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Sulfato férrico Fe2 (SO4)3:El sulfato férrico es un polvo blanco verdoso, muy
soluble en el agua, su masa volumétrica aparente es 1. Kg/m3. Debido a que en
solución acuosa se hidroliza y forma ácido sulfúrico, es necesario prevenir los
efectos de su acidez.
Tratamiento secundario
El objetivo de este tratamiento es remover compuestos orgánicos coloidales y
solubles por acción de microorganismos. Los sistemas de tratamiento biológico
convierten a la materia orgánica biodegradable en sólidos suspendidos, los cuales
posteriormente pueden flocularse y ser removidos por sedimentación gravitacional,
ya que estos sólidos tienden a ser absorbidos en flóculos microbiales.
En el caso de agua residual doméstica, el principal objetivo es la reducción de la
materia orgánica presente y en muchos casos, la eliminación de nutrientes como
el nitrógeno y el fósforo.
En el caso de aguas residuales industriales, el principal objetivo es la reducción de
la concentración de compuestos tanto orgánicos como inorgánicos. El
procedimiento secundario más habitual es un proceso biológico en el que se
facilita que las bacterias aerobias digieran la materia orgánica que llevan las
aguas. Este proceso se suele hacer llevando el efluente que sale del tratamiento
primerio, a tanques en los que se mezcla con agua cargada de lodos activados
(microorganismos).
Papelde los microorganismos
La eliminación de la DBO carbonosa, la coagulación de los sólidos coloidales no
sedimentables, y la estabilización de la materia orgánica se consiguen
biológicamente gracias a la acción de una variedad de microorganismos
principalmente bacterias, los cuales se convierten en materia orgánica carbonosa
coloidal disuelta en diferentes gases y tejido celular.
Nutrición microbiana
Para obtener energía y elaborar nuevos componentes celulares, los organismos
tienen que disponer de materias primas o nutrientes.
Los nutrientes son sustancias que se emplean en la biosíntesis y producción de
energía y en consecuencia son necesarios para el crecimiento microbiano.
También se encuentra que algunos factores ambientales como la temperatura,
nivel de oxígeno, concentración osmótica del medio es crítico para el crecimiento
adecuado de los microorganismos.

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Entre las condiciones principales que se necesita controlar en los
microorganismos para poder reproducirse y funcionar correctamente, se
encuentran las siguientes:
 Una fuente de energía. La energía necesaria para la síntesis celular se
obtiene de la luz o bien, de las reacciones químicas de oxidación. Los
microorganismos capaces de utilizar la luz como una fuente de energía
reciben el nombre de fotógrafos. Los organismos que obtienen energía a
partir de reacciones químicas se les denomina como organismos
quimiótrofos.
 Carbono para la síntesis de materia celular nueva. La materia orgánica y el
dióxido de carbono son dos de las principales fuentes de carbono para los
microorganismos para la transformación de tejido se denominan
heterótrofos, organismos que obtienen carbono celular a partir del dióxido
de carbono reciben el nombre de organismos autótrofos.
 Elementos nutrientes (factores de crecimiento). Los nutrientes pueden
condicionar y limitar en mayor medida el carbono y la energía, la síntesis
celular y el crecimiento bacteriano. Los principales nutrientes inorgánicos
que son necesarios para los microorganismos son:
N,S,P,K,Mg,Ca,Fe,Na,Cl. Algunos microorganismos como precursores o
constituyentes para la síntesis de la materia orgánica que no se pueden
obtener a partir de otras fuentes de carbono, se dividen en aminoácidos,
purinas y pirimidinas y vitaminas.
Tipos de metabolismomicrobiano
Los distintos tipos de metabolismo microbiano se pueden clasificar según tres
criterios distintos:
La forma en la que el organismo obtiene el carbono para la construcción de la
masa celular:
 Autótrofo. El carbono se obtiene del dióxido de carbono (CO2).
 Heterótrofo. El carbono se obtiene de compuestos orgánicos (glucosa, por
ejemplo).
 Mixótrofo. El carbono se obtiene tanto de compuestos orgánicos como
fijando el dióxido de carbono.
La forma en la que el organismo obtiene los equivalentes reductores para la
conservación de la energía o en las reacciones biosintéticas:
 Litótrofo. Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos
inorgánicos.

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 Organótrofo. Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos
orgánicos.
La forma en la que el organismo obtiene la energía para vivir y crecer:
 Quimiótrofo. La energía se obtiene de compuestos químicos externos.
 Fotótrofo. La energía se obtiene de la luz.
En la práctica, estos términos se combinan casi libremente. Los ejemplos
típicos son como sigue:
 Los quimiolitoautótrofos obtienen energía de la oxidación de compuestos
inorgánicos y el carbono de la fijación del dióxido de carbono. Ejemplos:
bacterias nitrificantes, bacterias oxidantes del azufre, bacterias oxidantes
del hierro, bacterias oxidantes del hidrógeno.
 Los fotolitoautótrofos obtienen energía de la luz y el carbono de la fijación
del dióxido de carbono, usando compuestos inorgánicos como equivalentes
reductores.
 Los quimiolitoheterótrofos obtienen energía de la oxidación de compuestos
inorgánicos, pero no pueden fijar el dióxido de carbono.
 Los quimioorganoheterótrofos obtienen energía, carbono y equivalentes
reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos.
 Los fotoorganótrofos obtienen energía de la luz y el carbono y los
equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos
orgánicos. Algunas especies son terminantemente heterótrofas, pero
muchas otras pueden también fijar el dióxido de carbono y son mixótrofas.
Crecimiento bacteriano
El crecimiento bacteriano es la división de una bacteria en dos células hijas en un
proceso llamado fisión binaria. Previniendo que no se produzca ningún caso de
mutación, las células hijas resultantes serán genéticamente idénticas a la célula
original.
Fases
A. Durante la fase de adaptación, las bacterias se adaptan a las condiciones
de crecimiento. Es el período en el que las bacterias individuales están
madurando y no tienen aún la posibilidad de dividirse. Durante la fase de
adaptación del ciclo de crecimiento de las bacterias, se produce la síntesis
de ARN, enzimas y otras moléculas. Así que en esta fase los
microorganismos no están latentes.
B. La fase exponencial es un período caracterizado por la duplicación celular.
El número de nuevas bacterias que aparecen por unidad de tiempo es
proporcional a la población actual. Si el crecimiento no se limita, la

29
duplicación continuará a un ritmo constante, por lo tanto el número de
células de la población se duplica con cada período de tiempo consecutivo.
Para este tipo de crecimiento exponencial, la representación gráfica del
logaritmo del número de células frente al tiempo genera una línea recta. La
pendiente de la recta depende de la base del logaritmo utilizada, y
dependiendo de esa base, en la literatura se han asignado diferentes
nombres a la pendiente y se han aplicado diferentes fórmulas para su
estudio. También afectan a la pendiente las condiciones de crecimiento,
que afecta a la frecuencia de los eventos de división celular y a la
probabilidad de que ambas células hijas sobrevivan. Bajo condiciones
controladas, las cianobacterias pueden duplicar su población cuatro veces
al día. El crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente, sin
embargo, porque el medio llega pronto al agotamiento de nutrientes
mientras se acumulan los desechos.
C. Durante la fase estacionaria, la tasa de crecimiento disminuye como
consecuencia del agotamiento de nutrientes y la acumulación de productos
tóxicos. Esta fase se alcanza cuando las bacterias empiezan a agotar los
recursos que están disponibles para ellas. Esta fase se caracteriza por un
valor constante del número de bacterias a medida que la tasa de
crecimiento de las bacterias se iguala con la tasa de muerte bacteriana.
D. En la fase de declive o muerte, las bacterias se quedan sin nutrientes y
mueren.
Este modelo de crecimiento del cultivo básico en lotes se mantiene y pone su
énfasis en los aspectos de la proliferación de bacterias que pueden diferir de las
del crecimiento de la macrofauna. Se hace hincapié en clonalidad, división asexual
binaria, el breve tiempo de desarrollo en relación con la replicación en sí, la tasa
de mortalidad aparentemente baja, la necesidad de pasar de un estado inactivo a
un estado reproductivo y, por último, la tendencia de cepas adaptadas de
laboratorio para agotar sus nutrientes.
En la mayor parte de los casos, la materia orgánica constituye la fuente de energía
y de carbono que necesitan los microorganismos para su crecimiento. Además,
también es necesaria la presencia de nutrientes, que contengan los elementos
esenciales para el crecimiento, especialmente los compuestos que contengan N y
P, y por último, en el caso de sistema aerobio, la presencia de oxígeno disuelto en
el agua. Este último aspecto será clave a la hora de elegir el proceso biológico
más conveniente.
Los procesos aerobios se basan en la eliminación de los contaminantes orgánicos
por su transformación en biomasa bacteriana, CO2 y H2O.Los procesos
anaerobios transforman la sustancia orgánica en biogás, mezcla de metano y CO2.

30
Lechos Bacterianos
Lechos Bacterianos, también denominados filtros biológicos o filtros percoladores.
Están basados en los procesos biológicos aerobios. Consiste en poner el agua
residual en contacto con un material inerte o soporte donde se adhieren los
microorganismos. Suelen ser lechos fijos de gran diámetro, rellenos con rocas o
piezas de plástico o cerámica con formas especiales para desarrollar una gran
superficie sobre el que se rocía el agua a tratar. Sobre la superficie crece una fina
capa de biomasa, sobre la que se dispersa el agua residual a tratar, que moja en
su descenso la superficie. Al mismo tiempo, ha de quedar espacio suficiente para
que circule aire, que asciende de forma natural.
El crecimiento de la biomasa provoca que parte de los microorganismos se
desprendan de la superficie, y por lo tanto, seguirá siendo necesaria una
sedimentación posterior para su separación del efluente.
ContactoresBiológicos Rotativos:Biodiscos y Biocilindros.
Los Contactores Biológicos Rotativos están basados en los procesos biológicos
aerobios. Estos requieren un contacto íntimo entre el agua residual, la biomasa
activa y el oxígeno.
Consisten en una serie de placas o discos colocados en un eje horizontal que
giran lentamente dentro del tanque que contiene el agua residual, con un 49 % de
la superficie sumergida. Sobre la superficie de los discos se fija la biomasa que se
encuentra alternativamente en contacto con el agua residual y el aire. Esto
posibilita la ingestión de la materia orgánica por parte de los microorganismos y su
posterior degradación en presencia del oxígeno del aire.
Los biocilindros son una variante de los biodiscos. Su principal diferencia es la
sustitución de los discos por biocilindros. Éstos están formados por una malle
metálica cuyo interior se rellena de piezas de plástico que sirven de soporte a la
biomasa. En estos sistemas se produce un exceso de biomasa que se desprende
del contactor. Esta se mantiene en suspensión en el tanque gracias al movimiento
del material soporte. Para regular la cantidad de microorganismos presentes en el
sistema se dispone de un clarificador o decantador secundario. En él se produce
la sedimentación del exceso de biomasa.

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Fangos activos
Fangos Activos es un proceso aerobio de biomasa suspendida, que requiere un
contacto íntimo entre el agua residual, la biomasa activa y el oxígeno. Consiste en
poner en contacto en un medio aerobio, normalmente en una balsa aireada o en
un tanque de aireación, el agua residual con flóculos biológicos previamente
formados, en los que se adsorben la materia orgánica y donde es degradada por
las bacterias presentes (se mantiene una determinada concentración de
microorganismos aerobios). Para acelerar los procesos naturales se les suministra
oxígeno disuelto aumentando así la capacidad de tratamiento además de obtener
una mejor calidad del efluente y menor cantidad de fangos.
Se clasifican en procesos de mezcla completa o flujo pistón.
Los procesos de mezcla completa se caracterizan por la uniformidad de las
características del licor en el tanque de aireación o balsa aireada.
Los procesos de flujo pistón, sin embargo, mantienen un gradiente de
concentración en función de la distancia a la entrada del proceso. En estos
procesos no existe mezcla.
El modelo de mezcla completa puede adoptar las siguientes variantes:
Aireación prolongada: Consiste en un tanque de aireación, con un sistema de
aireación por turbinas, aireadores sumergibles o difusores cerámicos. Éstos
mantienen la biomasa en suspensión e introducen el oxígeno necesario. Estos
procesos se caracterizan por su baja carga másica y baja producción de fangos.
Además, su utilización es interesante cuando se pretendan eliminar compuestos
con nitrógeno simultáneamente con la materia orgánica.
Reactores Discontinuos Secuenciales (SBR)
Los reactores biológicos secuenciales (SBR) son reactores discontinuos en los
que el agua residual se mezcla con un lodo biológico en un medio aireado.
Los procesos unitarios que intervienen son idénticos a los de un proceso
convencional de fangos activados. En ambos sistemas intervienen la aireación y la
sedimentación. No obstante, existe entre ambos una importante diferencia. En las
plantas convencionales, los procesos se llevan a cabo simultáneamente en
tanques separados, mientras que en los SBR, los procesos tienen lugar
secuencialmente en el mismo tanque. El empleo de un único tanque reduce
sustancialmente el espacio y la inversión necesarios.

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Filtros Verdes
Los Filtros Verdes se basan en la propiedad que tiene el suelo de depurar física y
biológicamente las aguas que le son aplicadas en forma de riego. Los procesos
principales que se desarrollan en el suelo son: filtrado físico, biológico, adsorción y
precipitación, intercambio iónico y asimilación de nutrientes y oligoelementos. Los
cultivos más empleados son los capaces de asimilar grandes cantidades de agua
y nutrientes.
Digestión Anaerobia.
Es un proceso de biomasa suspendida. Se utiliza especialmente cuando las aguas
residuales tienen una gran carga contaminante.
Consiste en la descomposición de la materia orgánica, que genera como producto
final un gas de alto contenido energético, llamado biogás, formado
fundamentalmente por metano (60-80%), dióxido de carbono (40-20%) y trazas de
otros elementos como sulfuro de hidrogeno. Este biogás es susceptible de ser
utilizado como combustible para la generación de energía térmica y/o eléctrica.
El proceso de digestión anaerobia se realiza en tanques completamente cerrados
en los que intervienen varios tipos de microrganismos. Entre los más importantes y
específicos de este proceso están por un lado las bacterias productoras de ácidos
y por otro las bacterias productoras de metano.
Las bacterias productoras de ácidos transforman la materia orgánica compleja, en
productos intermedios. Las bacterias productoras de metano actúan sobre dichos
productos intermedios transformándolos en gases y subproductos estabilizados. El
proceso que se origina es lento y requiere condiciones determinadas. La primera
fase del proceso se denomina fase ácida, con pH por debajo de 6,8; la segunda
fase se denomina metánica, la cual aumenta el pH a valores de 7,4; estas
bacterias son muy sensibles a los valores de pH y se inhiben con valores inferiores
a 6.
Reactor biológico de membrana
El Reactor Biológico de Membrana (MBR), se compone de dos partes integradas
en una sola: por un lado, el reactor biológico responsable de la depuración
biológica y por otro, la separación física de la biomasa y el agua mediante un
sistema de filtración directa con membranas. El sistema tiene una mayor
capacidad para eliminar DQO coloidal, ya que al no atravesar la membrana tiene
un tiempo de contacto mucho mayor con la biomasa.

33
Además, en los sistemas MBR se deriva de las elevadas concentraciones de
biomasa con las que se trabaja en el reactor biológico gracias a la presencia de
una barrera física (membrana) que no deja escapar las bacterias, lo que permite
un control perfecto sobre la edad del fango y los parámetros principales de
operación del sistema.
Electrocoagulación
La electrocoagulación es un proceso electroquímico mediante el cual se degrada
la materia orgánica contaminante de un agua residual.
El proceso consiste en someter al vertido a corriente eléctrica haciendo que se
desestabilicen los contaminantes suspendidos o disueltos en el agua. Tras esta
reacción, los contaminantes precipitan formando un fango, que se puede eliminar
mediante decantación o flotación con sistemas convencionales. Las características
de este sistema lo hacen efectivo para múltiples sectores industriales. Así, ha sido
utilizado para depuración de aguas industriales en fundición, vinazas, curtidos, etc.
Electrooxidación
El proceso de oxidación electroquímica, consiste en la aplicación de una
determinada densidad de corriente, los electrodos utilizados dependen del objetivo
a conseguir en cada prueba electroquímica. Cyclus ID propone el uso de
oxidantes compatibles con el medioambiente con procesos catalíticos de alta
eficiencia. La versatilidad del equipo de electrooxidación, permite diversificar la
naturaleza tanto del oxidante como del electrodo sin la necesidad de paradas ni de
cambio de equipo.
Tratamiento terciario
Es la eliminación de nutrientes en el agua residual,es importante para controlar el
vertido de nitrógeno o fósforo debido a su potencial impacto en la calidad de las
aguas receptoras.
Las opciones de eliminación de nutrientes como también sus métodos, son las
siguientes
 Eliminación de nitrógeno sin eliminar el fósforo.
 Eliminación conjunta de nitrógeno y fósforo.
 Eliminación del fósforo con o sin nitrógeno.
 Eliminación del fosforo todo el año con eliminación estacional de nitrógeno.
 Ósmosis Inversa.
 Electrodiálisis.
 Destilación.

34
 Coagulación.
 Adsorción.
 Filtración.
 Extracción por solvente.
 Intercambio iónico.
 Oxidación química.
 Precipitación.
 Nitrificación – Desnitrificación.
Eliminación de nitrógeno
El nitrógeno puede estar presente en múltiples formas y son numerosas las
transformaciones que puede sufrir en los diferentes procesos de tratamiento. Los
dos mecanismos principales que intervienen en este proceso son la asimilación y
nitrificación-desnitrificacion.Debido a que el nitrógeno es un nutriente, los
microbios presentes en los procesos de tratamiento tendrán que ser similar el
nitrógeno amoniacal. Una parte de ese nitrógeno amoniacal retornará al agua
residual con la lisis y muerte de las células en el proceso de nitrificación-
desnitrificacion, la eliminación del nitrógeno se consigue en dos etapas de
conservación:
Etapa 1: La nitrificación, se reduce la demanda de oxígeno del amoniaco
mediante su conservación. No obstante, en este paso, el nitrógeno apenas ha
cambiado de forma pero se ha eliminado.
Etapa 2: En el segundo paso, la desnitrificación, el nitrato se convierte en el
producto gaseoso que es eliminado.
Nitrificación biológica
Es necesario tener presente que la transformación de nitrógeno amoniacal en
nitrógeno en forma de nitrato no supone la eliminación del nitrógeno, aunque sí
permite eliminar su demanda de oxígeno. Las bacterias nitrificantes son muy
sensibles a gran cantidad de sustancias inhibidoras, que pueden llegar a impedir
el crecimiento y su actividad. Pueden resultar inhibidoras altas concentraciones de
amoníaco y de ácido nitroso, siendo también importante el efecto del pH. La
cuantificación de esta influencia es difícil de establecer. Para que se produzca la
nitrificación, es fundamental que existan concentraciones de oxígeno disuelto (OD)
por encima de 1 mg/l. Si el nivel de OD es inferior a este valor, el oxígeno se
convierte en el nutriente limitante del proceso, y puede producirse el cese o la
ralentización de la nitrificación.

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Aplicación del proceso
La nitrificación se puede realizar tanto en procesos de cultivo en suspensión como
en procesos de cultivo fijo.Cuando la nitrificación se produce en un proceso de
cultivo en suspensión, existe la posibilidad realizarse en el mismo reactor
empleado para el tratamiento biológico o en un reactor independiente situado a
continuación del proceso de fangos activados convencional. La oxidación del
amoníaco a nitrato se puede llevar a cabo con aire o con oxígeno puro.
Al igual que en el caso de los reactores de cultivos en suspensión, la nitrificación
se puede conseguir en el reactor de cultivo fijo empleado para la eliminación de
materia carbonada, o en un reactor independiente.
Oxidacióndel carbono y nitrificaciónen una sola etapa
Los procesos de cultivo en suspensión más empleados para realizar la nitrificación
son el de flujo en pistón convencional, mezcla completa, aireación prolongada, y
numerosas variantes de canales de oxidación.
Para que se produzca la nitrificación, lo único que se precisa es mantener las
condiciones adecuadas para el crecimiento de los organismos nitrificantes. Por
ejemplo, en la mayoría de los climas cálidos, se puede conseguir una mayor
nitrificación incrementando el tiempo de retención celular y el aporte de aire.
Para los procesos combinados de oxidación de carbono y nitrificación se suelen
emplear los filtros percoladores y los biodiscos, ambos sistemas de película fija. Al
igual que en el caso de los procesos de cultivo en suspensión, la nitrificación se
puede conseguir o mejorar en los procesos de cultivo fijo ajustando los parámetros
de funcionamiento. Normalmente, la nitrificación se puede conseguir reduciendo la
carga aplicada.
Nitrificación en etapas separadas
Para la nitrificación en etapas separadas se emplean tanto procesos de cultivo en
suspensión como de película fija. La nitrificación en un reactor independiente
permite una mayor flexibilidad y fiabilidad del proceso, y cada uno de los procesos
(oxidación del carbono y nitrificación) se pueden llevar a cabo independientemente
con el fin de obtener un rendimiento óptimo. La materia orgánica biodegradable se
elimina en la etapa de oxidación del carbono, por lo que este sistema elimina los
problemas de toxicidad para las bacterias nitrificantes. Es importante conocer el
grado de eliminación de carbono orgánico en la etapa de oxidación ya que
afectará a la elección y explotación del proceso de nitrificación. En lo reactores de
película fija puede ser ventajoso niveles bajos de carbono en el afluente al proceso
de nitrificación, ya que se consigue la eliminación de las necesidades de

36
clarificación posterior a la nitrificación. En cambio, en reactores de cultivo en
suspensión, niveles bajos de carbono en el afluente pueden romper el equilibrio
entre los sólidos perdidos en la decantación y los sólidos sintetizados en el
reactor. A menudo, esta falta de equilibrio obliga a una purga constante o al
aumento de la DBO en el afluente al reactor de nitrificación para mantener el
contenido de sólidos biológicos en el sistema.
DesnitrificaciónBiológica
Se conoce con el nombre de desnitrificación al proceso por el cual el nitrato se
convierte en nitrógeno gas. Este proceso se consigue bajo condiciones anóxicas
(sin oxígeno). La conversión del nitrógeno, en forma de nitratos, a formas más
rápidamente eliminables se puede llevar a cabo gracias a la acción de diversos
géneros de bacterias.
Estas bacterias heterótrofas son capaces de la reducción del nitrato, que es un
proceso de dos etapas. El primer paso consiste en la conversión de nitrato en
nitrito, y a continuación se producen óxido nitroso y nitrógeno gas.
La presencia de oxígeno disuelto en el proceso suprime el sistema enzimático
necesario para el desarrollo de la desnitrificación. La alcalinidad se produce
durante la conversión de nitrato en nitrógeno gas, lo cual provoca un aumento del
pH. El pH óptimo se sitúa entre 7 y 8, con diferentes valores óptimos que
dependen de las diferentes poblaciones bacterianas posibles. La temperatura
afecta a la tasa de eliminación del nitrato y a la de crecimiento microbiano. Los
organismos son sensibles a los cambios de temperatura.
Los procesos de desnitrificación se pueden clasificar teniendo en cuenta si los
cultivos son fijos o en suspensión. La desnitrificación con cultivos en suspensión
se suele llevar a cabo en sistemas de fangos activados de flujo en pistón. Las
bacterias anaerobias obtienen la energía para el crecimiento a partir de la
conversión de nitrato en nitrógeno gas, pero necesitan una fuente de carbono para
la síntesis celular.Es necesario disponer de una fuente externa de carbono ya que
los efluentes nitrificados suelen presentar concentraciones bajas de materia
carbonosa. En algunos sistemas se emplea el agua residual cruda como fuente.
La desnitrificación con cultivo fijo se lleva a cabo en un reactor en columna que
contiene piedras o alguno de los diversos materiales sintéticos sobre los que
crecen las bacterias. El arrastre de sólidos con el efluente produce un efecto de
purga de aquéllos. Al igual que sucedía con la desnitrificación de cultivos en
suspensión, también suele ser necesaria alguna fuente externa de carbono. La
mayoría de las aplicaciones de este proceso adoptan el sistema de flujo
descendente, aunque también se emplean técnicas de lecho expandido.

37
Ósmosis Inversa
Es una tecnología de membranaen la cual el solvente (agua) es transferido a
través de una membrana densa diseñada para retener sales y solutos de bajo
peso molecular. La OI elimina prácticamente todas las sales y los solutos de bajo
peso molecular. Se considera una eliminación prácticamente total de las sales
disueltas y total de los sólidos en suspensión. Debido a esto, las membranas de OI
son la elección adecuada cuando se necesita agua muy pura o de bebida,
especialmente si la fuente es agua salobre o agua de mar.
Electrodiálisis
La electrodiálisis separa las moléculas o iones en un campo eléctrico debido a la
diferencia de carga y de velocidad de transporte a través de la membrana. Las
membranas tienen lugares cargados y poros bastante estrechos (1-2 nm). En la
célula de electrodiálisis se sitúa un cierto número de membranas de intercambio
catiónico y aniónico entre un ánodo y un cátodo de forma que cuando se aplica la
corriente eléctrica los iones con carga positiva migran a través de la membrana de
intercambio catiónico y viceversa.
Destilación
La destilación es la colección de vapor de agua, después de hervir las aguas
residuales. Con un retiro correctamente diseñado del sistema de contaminantes
orgánicos e inorgánicos y de impurezas biológicas puede ser obtenido, porque la
mayoría de los contaminantes no se vaporizan. El agua pasará al condensador y
los contaminantes permanecerán en la unidad de evaporación.
Coagulación
La Coagulación y Floculación son dos procesos dentro de la etapa de clarificación
del agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las
partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas flocs tal que su peso
específico supere a la del agua y puedan precipitar. La coagulación se refiere al
proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se
reduzcan las fuerzas de separación entre ellas. La floculación tiene relación con
los fenómenos de transporte dentro del líquido para que las partículas hagan
contacto. Esto implica la formación de puentes químicos entre 4 partículas de
modo que se forme una malla de coágulos, la cual sería tridimensional y porosa.
Así se formaría, mediante el crecimiento de partículas coaguladas, un floc
suficientemente grande y pesado como para sedimentar.

38
Adsorción
La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para eliminar una sustancia
soluble del agua. En este proceso el carbón activo es el sólido. El carbón activo se
produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre
500 - 1500 m2 /g). Esta superficie interna grande hace que el carbón tenga una
adsorción ideal. El carbón activo viene en dos variaciones: Carbón activado en
polvo (PAC) y carbón activado granular (GAC).
Filtración
Esta tecnología se utiliza principalmente para remover sólidos suspendidos de los
suministros de agua. Estos sólidos pueden consistir de suciedad, cieno u otras
partículas que puedan interferir con el uso intencionado del agua o una tecnología
de tratamiento corriente abajo. Las tecnologías de filtración incluyen:
Filtros de lecho: Consisten de un tanque que contiene elementos granulares
tales como arena, antracita, granate, etc., que captura los sólidos suspendidos y
los retiene hasta que son eliminados y retrolavados. Los filtros de lecho son
típicamente capaces de remover sólidos suspendidos de hasta 10 a 20 micras de
tamaño.
 Filtros de cartucho:Funcionan de igual forma que los filtros de lecho, los
filtros de cartucho son ‘inserciones’ reemplazables (por lo general de forma
cilíndrica) que se insertan en portafiltros y se reemplazan una vez que han
capturado sólidos suspendidos y esto lleva a la disminución de presión a través
del portafiltros, llega a ser inaceptable (usualmente por encima de 10 psig).
Ofrecidos en varios diseños y tasas de remoción (hasta llegar al rango de las
submicras), proveen una excelente gama de opciones para los ingenieros de
diseño con experiencia.
 Filtros de bolsa:Estos son similares a los filtros de cartucho, excepto que el
elemento es fabricado en una bolsa a través de la cual fluye el agua. Aunque
no se encuentran disponibles en tamaños de micras tan pequeños como los de
los filtros de cartucho, los filtros de bolsa son por lo general mejor ‘ajustados’
que los filtros de lecho.
Extracción por solvente
El proceso de extracción por solventes (o extracción líquido-líquido) es una técnica
de separación, la cual involucra transferencia de masa entre dos fases inmiscibles.
El metal es transferido de una fase acuosa a una fase orgánica o viceversa. Este
tipo de técnicas se aplica ampliamente en procesos metalúrgicos de cobre, debido
a su bajo costo y reducido impacto ambiental. Básicamente, el proceso de

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extracción por solventes se usa para purificar y concentrar metales. Solo se
requiere que el metal específico sea transferido selectivamente desde una fase
acuosa a una orgánica.
Intercambio iónico
El intercambio iónico es un proceso donde un ion es sustituido o intercambiado por
otro de la misma carga, este proceso es utilizado tanto para la extracción de
disolventes sólidos en el agua como para tratar la dureza de la misma, al
reemplazar el calcio y el magnesio contenidos en el agua por otro ión, usualmente
sodio. Generalmente la capacidad de los materiales de intercambio iónico está en
el rango cerca de 15 a 1000 kg /m³ la regeneración es realizada usando de 80 a
160 kg de cloruro de sodio por metro cúbico de resina en una solución que puede
ir del 5 al 20 % a una velocidad de flujo cercana a 40 l/min por cada m2.
Para ese tratamiento el agua debe estar esencialmente libre de turbidez y materia
particular o la resina podría funcionar como un filtro y llegar a taparse. El otro
consiste en el uso de membranas microporosas compuestas por acetato de
celulosa con una capa con abertura microscópica que dejan pasar las moléculas
de agua pero no la de los sólidos.
Oxidaciónquímica
Es un procedimiento alterno a la adsorción en tratamiento de agua potable y
sistemas de tratamiento de aguas residuales. Las moléculas orgánicas complejas
con estructuras con detergente fenólicos pueden ser oxidadas dentro de un simple
compartimiento con oxidantes como ozono y cloro. La ventaja de este proceso
incluye la eliminación de compuestos de amonio y la oxidación de substancias
inorgánicas (fierro y manganeso) existe la desventaja de que el cloro puede formar
aloformos con algunos compuestos orgánicos.
Precipitación
El tratamiento puede realizarse a través de varios procesos:
Hasta hace poco, el tratamiento convencional de efluentes de curtiembres
aplicaba una primera etapa de tratamiento en la que se precipitaba la totalidad de
los efluentes utilizando sales de hierro. En este proceso el sulfuro se precipita
como sulfuro de hierro. Al mismo tiempo, se precipita el cromo y las proteínas. El
agua que sale de la sedimentación queda clarificada, mientras que la DQO y
DBO5 se reducen en un 50 y 60%, respectivamente.
No obstante, este proceso genera una cantidad enorme de Iodos que son muy
propensos a la putrefacción y están altamente contaminados por compuestos de

40
cromo (unos 10 a 50 g por kg de materia seca). Además, la experiencia ha
demostrado que no se puede lograr una deshidratación eficaz de estos Iodos, lo
que, por lo tanto, encarece su eliminación y causa problemas en el lugar de la
disposición. Precisamente por las grandes cantidades de Iodos producidas y por
problemas que generan, es que este proceso suele utilizarse cada vez menos hoy
en día.
Nitrificación – Desnitrificación
Son procesos llevados a cabo por determinados grupos de microorganismos
bacterianos que se utilizan en aquellas plantas de tratamiento de aguas
residuales, donde aparte de la eliminación de la materia orgánica se persigue la
eliminación de nitrógeno.
El proceso de Nitrificación
Es el proceso en el que el nitrógeno orgánico y amoniacal se oxida,
transformándose primero en nitrito y, posteriormente en nitrato. Estas reacciones
las llevan a cabo bacterias Las nitrificaciones muy especializadas, diferentes de
aquellas que se encargan de degradar la materia orgánica del medio. Este tipo de
bacterias, se reproducen más lentamente y son muy sensibles a los cambios de su
medio habitual.
A su vez, necesitan de un aporte de Oxígeno suplementario para que sean
capaces de desarrollar las reacciones anteriormente mencionadas, de esta forma
en las cubas de aireación de fangos activados necesitan de un nivel de oxígeno de
al menos 2 mg/l. El proceso de Desnitrificación: 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 de nitrógeno en el agua.
Para que las bacterias desnitrificantes actúen, es necesario que el agua tenga
bastante carga de materia orgánica, una fuente de nitratos elevada, con muy poco
oxígeno libre y un pH situado entre 7 y 8. El oxígeno asociado a los nitratos es la
única fuente de oxígeno necesaria para llevar a cabo sus funciones vitales. De
esta forma los niveles de oxígeno libre en el medio donde actúan deben de ser
inferiores a los 0,2 mg/l. El tiempo mínimo de contacto entre el agua y las
bacterias desnitrificantes debe de ser suficiente para que se produzcan las
reacciones deseadas, estimándose un tiempo mínimo de 1,5 horas a caudal
medio.

41
El proceso de Desnitrificación
Es un proceso metabólico que usa el nitrato como aceptor terminal de electrones
en condiciones anóxicas (ausencia de oxígeno) principalmente. El proceso de
reducción de nitratos hasta nitrógeno gas ocurre en etapas sucesivas, catalizadas
por sistemas enzimáticos diferentes, apareciendo como productos intermedios
nitritos, óxido nítrico y óxido nitroso. La realizan exclusivamente ciertos
microorganismos, entre los que destacan Alcaligenes, Paracoccus, Pseudomonas,
Thiobacillus, Rhizobium, Thiosphaera, entre otros.
Desinfección
El más importante requerimiento individual del agua es que debe estar libre de
cualquier microorganismo que puede transmitir enfermedades al consumidor. Sin
embargo, no se puede asegurar que el agua sea bacteriológicamente segura por
lo que se necesita una desinfección final.
En casos en los que se dispone de otros métodos de tratamiento, se puede
recurrir a la desinfección como único tratamiento, contra la contaminación
bacteriana. La desinfección del agua conduce a la destrucción, o desactivación
completa de los microorganismos dañinos presentes. Esta se realiza por medios
físicos o químicos. Los siguientes factores influyen en la desinfección del agua.
 Tipo y número de los gérmenes a ser destruidos o inactivos.
 El tipo y concentración del desinfectante usado.
 La temperatura del agua.
 El tiempo de contacto; al menos 30 minutos de contacto con el
desinfectante.
 La naturaleza del agua a ser desinfectada.
 El pH del agua.
 Buena mezcla entre el desinfectante y toda el agua a desinfectar.

42
Tabla 3. Métodos de desinfección
Tratamiento de lodos
Los objetivos del tratamiento son:
 La estabilización, para conseguir la degradación controlada de sustancias
orgánicas y eliminación de olor.
 Higiene y muerte de microorganismos patógenos.
 Mejora las propiedades del lodo de las plantas de tratamiento para la
utilización posterior o disposición final.
Métodos
químicos
Comentarios Ejemplos
Cloro y sus
derivados
Los más empleados, tiene efecto residual Compuestos de cloro, cloro
gaseoso, dióxido de cloro
Bromo y
derivados
Ocasionalmente se emplea Bromo, óxidos de bromo
Yodo y
derivados
Raras veces empleado Yodo, hipoyodatos, yodatos
Peróxido de
hidrógeno
Es una opción a la desinfección con cloro Peróxido de hidrógeno
Sales metálicas Se emplean para desinfectar alimentos, raras
veces para desinfección de agua
Cobre, plata
Ácidos y Álcalis Se emplean en procesos tales como proceso
cal/soda y en reciclado de aguas
Cal, hidróxido de sodio, ácido
sulfúrico, ácido clorhídrico
Ozono Después de la cloración es el método de
desinfección más frecuentemente empleado
Gasozono generado in situ
Métodos
Físicos
Comentarios
Radiación
Ultravioleta
Producida por lámparas que emiten radiación con una frecuencia de 254 nm
Calor Sistema muy empleado en procesos de pasteurización o en desinfección casera

43
Composiciónde los lodos
La composición de los lodos generados en el tratamiento de aguas residuales
domésticas e industriales se muestra en la tabla que sigue, observándose que sus
características varían en función del proceso que les da origen.
Tabla 4.
SSV: Sólidos Suspendidos Volátiles, NMP: Número Más Probable, SS: Sólidos Suspendidos.
Tipos de lodos.
En el tratamiento de aguas residuales se producen distintos tipos de lodos dentro
de cada uno de los procesos individuales, siendo éstos los siguientes:
Parámetros
Lodos
primarios
Lodos secundarios
(mezcla)
Lodos
digeridos
pH 5.5-6.5 6.5-7.5 6.8-7-6
Contenido de agua (%) 92-96 97.5-98 94-97
SSV (%SS) 70-80 80-90 55-65
Grasas (%SS) 12-14 3-5 4-12
Proteínas (%SS) 4-14 20-30 10-20
Carbohidratos (%SS) 8-10 6-8 5-8
Nitrógeno (%SS) 2-5 1-6 3-7
Fósforo (%SS) 0.5-1.5 1.5-2.5 0.5-1.5
Bacterias patógenas
(NMP/100ml)
103-105 100-1000 10-100
Metales pesados (%SS)
(Zn, Cu, Pb)
0.2-2 0.2-2 0.2-2

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