El documento proporciona información sobre el tratamiento y manejo de aguas residuales. Describe los tres tipos principales de tratamiento: preliminar, físico-químico y secundario. Incluye detalles sobre procesos como cribado, flotación, sedimentación, precolación y tratamiento anaerobio. El objetivo general es limpiar el agua de desecho de ciudades mediante la eliminación de partículas, grasas, materia orgánica y otros contaminantes.

1. lefttop00250002205355top00630004601210bottom00TRATAMIENTO Y MANEJO DE AGUAS RESIDUALESING. ARTURO RAYMUNDO CRUZ VICTORIALos tratamientos de agua se escogen dependiendo de las características del agua a tratar. En el caso de las ciudades, los sistemas, deben de incluir los tres tratamientos para poder limpiar el agua de desecho.AYUSO ALFONZO JOSÉ LUIS02/07/2010<br />ÍNDICE<br />1.- GENERALIDADES-DEFINICION-ORIGEN………………………………………………………………………………………………………….2<br />1.1 ORIGEN DE LAS AGUAS RESIDUALES…………………………………………………………………………………………………………….2<br />1.2 TIPOS DE CONTAMINANTES……………………………………………………………………………………………………………………..….3<br />1.3 TIPOS DE AGUAS RESIDUALES………………………………………………………………………………………………………………….….3<br />2.- TRATAMIENTO PRELIMINAR Y FISICOQUÍMICO……………………………………………………………………………………..……..4<br />2.1 TRATAMIENTO PRIMARIO……………………………………………………………………………………………………………………………4<br />2.2 TRATAMIENTO SECUNDARIO………………………………………………………………………………………………………………..……..6<br />2.3 TRATAMIENTO DE SISTEMAS NATURALES…………………………………………………………………………………………………...8<br />3.- PROCESO DE LODOS ACTIVADOS………………………………………………………………………………………………………………..11<br />3.1 PROCESO BIOLÓGICO SBR………………………………………………………………………………………………………………………….13<br />4.- TRATAMIENTO BIOLÓGICO ANAEROBIO………………………………………………………………………………………………….…16<br />4.1 DIGESTORES DE SEGUNDA Y TERCERA GENERACIÓN……………………………………………………………………………..….17<br />4.2 FOSA SÉPTICA…………………………………………………………………………………………………………………………………………….18<br />4.3 UASB……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…..19<br />4.4 FILTRO ANAERÓBICO……………………………………………………………………………………………………………………………..….21<br />4.5 GENERACIÓN Y CONTROL DE OLORES EN PLANTAS DE TRATAMIENTO………………………………………………..…….21<br />UNIDAD 1<br />GENERALIDADES – DEFINICIÓN – ORIGEN<br /> “Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de una población, después de haber sido modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias.....”<br />Según su origen, las aguas residuales resultan de la combinación de líquidos y residuos sólidos transportados por el agua que proviene de residencias, oficinas, edificios comerciales e instituciones, junto con los residuos de las industrias y de actividades agrícolas, así como de las aguas subterráneas, superficiales o de precipitación que también pueden agregarse eventualmente al agua residual (Mendonca 1987). <br />Así, de acuerdo con su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas como: <br />Domésticas: son aquellas utilizadas con fines higiénicos (baños, cocinas, lavanderías, etc.). Consisten básicamente en residuos humanos que llegan a las redes de alcantarillado por medio de descargas de instalaciones hidráulicas de la edificación también en residuos originados en establecimientos comerciales, públicos y similares. <br />Industriales: son líquidos generados en los procesos industriales. Poseen características específicas, dependiendo del tipo de industria. <br />Infiltración y caudal adicionales: las aguas de infiltración penetran en el sistema de alcantarillado a través de los empalmes de las tuberías, paredes de las tuberías defectuosas, tuberías de inspección y limpieza, etc. Hay también aguas pluviales, que son descargadas por medio de varias fuentes, como canales, drenajes y colectores de aguas de lluvias. <br />Pluviales: son agua de lluvia, que descargan grandes cantidades de agua sobre el suelo. Parte de esta agua es drenada y otra escurre por la superficie, arrastrando arena, tierra, hojas y otros residuos que pueden estar sobre el suelo. <br /> “Cada persona genera 1.8 litros de material fecal diariamente, correspondiendo a 113.5 gramos de sólidos secos, incluidos 90 gramos de materia orgánica, 20 gramos de nitrógeno, más otros nutrientes, principalmente fósforo y potasio.”<br />2.- OLORES GENERADOS POR LAS AGUAS RESIDUALES<br />Los olores característicos de las aguas residuales son causados por los gases formados en el proceso de descomposición anaerobia. Principales tipos de olores: <br />Olor a moho: razonablemente soportable: típico de agua residual fresca <br />Olor a huevo ha podrido: “insoportable”; típico del agua residual vieja o séptica, que ocurre debido a la formación de sulfuro de hidrógeno que proviene de la descomposición de la materia orgánica contenida en los residuos. <br />Olores variados: de productos descompuestos, como repollo, legumbres, pescado, de materia fecal, de productos rancios, de acuerdo con el predominio de productos sulfurosos, nitrogenados, ácidos orgánicos, etc. <br />Tipos de contaminación<br />Se clasifican según el factor ecológico que altere, aunque suelen afectar a más de un factor.<br />Contaminación física<br />Las sustancias que modifican factores físicos, pueden no ser tóxicas en sí mismas, pero modifican las características físicas del agua y afectan a la biota acuática.<br />Sólidos en suspensión, turbidez y color<br />Agentes sensoactivos<br />Temperatura<br />Contaminación química<br />Algunos efluentes cambian la concentración de los componentes químicos naturales del agua causando niveles anormales de los mismos. Otros, generalmente de tipo industrial, introducen sustancias extrañas al medio ambiente acuático, muchos de los cuales pueden actuar en detrimento de los organismos acuáticos y de la calidad del agua en general. En este sentido es en el que puede hablarse propiamente de contaminación.<br />Salinidad<br />pH<br />Sustancias marcadamente tóxicas<br />Desoxigenación<br />Contaminación por agentes bióticos.<br />Son los efectos de la descarga de material biogénico, que cambia la disponibilidad de nutrientes del agua, y por tanto, el balance de especies que pueden subsistir. El aumento de materia orgánica origina el crecimiento de especies heterótrofas en el ecosistema, que a su vez provoca cambios en las cadenas alimentarias.<br />Un aumento en la concentración de nutrientes provoca el desarrollo de organismos productores, lo que también modifica el equilibrio del ecosistema.<br />Un aumento en la concentración de nutrientes provoca el desarrollo de organismos productores, lo que también modifica el equilibrio del ecosistema.<br />Tratamiento de aguas residuales<br />Pasos de tratamiento:<br />En el tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir hasta cuatro etapas que comprenden procesos químicos, físicos y biológicos:<br />- Tratamiento preliminar, destinado a la eliminación de residuos fácilmente separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación. <br />- Tratamiento primario que comprende procesos de sedimentación y tamizado. <br />- Tratamiento secundario que comprende procesos biológicos aerobios y anaerobios y físico-químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la DBO. <br />- Tratamiento terciario o avanzado que está dirigido a la reducción final de la DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la eliminación de patógenos y parásitos. <br />UNIDAD 2<br />TRATAMIENTO PRELIMINAR Y FISICOQUÍMICO<br />Los tratamientos para las aguas de desecho, pueden reconocerse en base a su ubicación en el proceso de limpieza, como primarios, secundarios y avanzados. Los últimos tienen fines muy específicos, que para este trabajo seria innecesario estudiarlos, pero en su lugar es muy conveniente analizar algunos sistemas alternativos que pueden formar parte crucial en el diseño del proyecto final.<br />1. TRATAMIENTO PRIMARIO<br />Los sistemas primarios son los más sencillos en la limpieza del agua y “tienen la función de preparar el agua, limpiándola de todas aquellas partículas cuyas dimensiones puedan obstruir o dificultar los procesos consecuentes.”1 Estos tratamientos son, el cribado o las mallas de barreras, la flotación o eliminación de grasas y la sedimentación. Algunos sistemas como es el caso de la flotación y la sedimentación, pueden ser utilizados dentro del proceso de tratamientos secundarios y no forzosamente como un método primario aislado.<br />Mallas o barreras<br />Es importante que como tratamiento primario se busque remover la materia flotante que trae consigo el agua, y sobre todo si proviene de mantos superficiales, que fácilmente pueden ser contaminados por papel, plásticos grandes, troncos de madera etc., ya que si no se eliminan pueden causar daños a los mecanismos o bloquear las tuberías. Estas mallas, también llamadas cribas, tienen que ser diseñadas de un material anticorrosivo para evitar el desgaste con la fricción del paso de agua. Las cribas se fabrican dejando una abertura entre sus barras dependiendo del propósito que se busque, en el caso específico de mi proyecto las mallas evitaran el paso de desechos grandes acarreados por el cauce del río, por lo que tendrán una separación de 10cm.<br />La localización de las cribas debe de ser en un depósito que tenga su base a mayor profundidad de la parte inferior de la tubería, con una pequeña inclinación, con el objetivo de que disminuya la presión del agua a 0.45m/s y se tenga mayor superficie de contacto con la rejilla. El agua prosigue su curso por medio de ductos ubicados del otro lado de la reja o por medio de bombas que suban el agua. <br />17697458382000<br /> Reja para basura, planta de tratamiento de aguas “Las Rosas”<br />Con el continuo uso que tienen estos sistemas, presentan una acumulación de basura en sus<br />barras, por lo cual deben de estar pensados para tener un mantenimiento efectivo.<br />1.2. Eliminación de aceite y grasas<br />Es importante tener presente que llegan a la planta de tratamiento aceites y grasas provenientes de la basura producida por el hombre, estas grasas pueden causar daños en los procesos de limpieza por su viscosidad, obstruyendo rejillas, ductos o impidiendo la correcta aireación en los sistemas.<br />Para solucionar este problema, se colocan trampas para aceites, que pueden ser tan sencillas como tubos horizontales abiertos en la parte superiordispuestos en la superficie de los tanques, con el fin de captar la película de aceite que flota en el agua.<br />1.3. Sedimentación<br />Este proceso esta planteado como complementario en el desarrollo total de la limpieza del agua. La función básica de la sedimentación es separar las partículas suspendidas del agua. Los sistemas de decantación pueden ser simples, es decir trabajar únicamente con la gravedad, eliminándolas partículas más grandes y pesadas, o bien, se pueden utilizar sistemas coagulantes, para atraer a las partículas finas y retirarlas del agua.<br />La decantación simple trabaja junto con otros factores como son la luz solar, la aireación y la fricción que existe entre los elementos, que puede ser producida por la presión del agua, además de variar dependiendo da la magnitud de la partícula.<br />Los tanques de sedimentación varían en forma y tamaño dependiendo de la demanda de agua que tengan que decantar, el tipo de flujo que manejen y de los mecanismos de auto limpieza aplicados. Para fines del parque a proyectar, es recomendable varios tanques que trabajen de manera alterna con dimensiones entre 20 y 30m, y 2m de profundidad.<br />Lostanquesdedecantacióntienenunflujo constante el cual puede provenir de abajo, de arriba oserhorizontalcomoenalgunostanques rectangulares. Parte del sistema de decantación esta apoyado por canales ubicados en la superficie de los tanques reteniendo los sólidos pequeños. Estos canales pueden colocarse a la entrada del flujo cuando este proviene de la parte superior, o en la salida del tanque cuando el flujo viene de la parte inferior o de manera horizontal.<br />3209925100330001905009715500<br />Tanque rectangular de sedimentación simple Canal de entrada de flujo al tanque.<br />2. TRATAMIENTO SECUNDARIO<br />Dentro de las etapas que forman el proceso de limpieza de las aguas residuales, “el tratamiento secundario tiene el objetivo de limpiar el agua de aquellas impurezas cuyo tamaño es mucho menor a las que se pueden captar por la decantación y las rejillas, para ello, los sistemas se basan en métodos mecánicos y biológicos combinados.”2 Estos sistemas al manejar aspectos biológicos son afectados por factores externos, como son los climáticos, por lo que se tienen que estudiar sus características y adaptación al sito del proyecto, para poder hacer una elección adecuada.<br />Los sistemas secundarios son diversos y cada uno tiene sus variantes, pero en este capítulo solo se muestran aquellos que tienen las características necesarias para que puedan ser aplicados al proyecto final, comprendiendo sistemas de precolación, y tratamientos anaeróbicos.<br />2.1. Sistema de Precolación<br />Estos sistemas pueden variar en diseño pero trabajan de la misma manera. Los filtros de escurrimiento son un modelo de percolador que se puede usar como referencia para estudiar este sistema. Estos filtros biológicos son tanques circulares con diferentes profundidades dependiendo del porcentaje de agua a tratar, con un contenido de piedras o escoria granular de 21/2 a 4 pulgadas. A este tanque se le aplica un rocío continuo de las aguas negras por medio de aspersores que rotan en la superficie, el agua negra se filtra poco a poco por la gravilla dejando con el tiempo una película de materia orgánica que contiene bacterias oxidantes, a medida que el agua sigue fluyendo las bacterias trabajan estabilizando el agua, una vez que el líquido llega al fondo es recolectada por bloques de desagüe con las dimensiones necesarias para evitar el paso de la gravilla. Un segundo tanque de filtración puede ser utilizado, este se compone de arena, y trabaja con películas más delgadas de contaminantes.<br />Al proyectar un filtro de escurrimiento hay que tener presentes que se está dejando una película de materia orgánica ventilada, esto puede ocasionar la aparición de plagas como mosquitos, por lo cual conviene evaluar todas las posibilidades y mecanismos de control.<br />2514600-155448000 Filtro de escurrimiento<br />2.2. Tratamiento anaeróbico<br />Los tratamientos anaeróbicos son un poco más complejos que los antes mencionados, por ello considero pertinente comenzar con la descripción del concepto digestión anaeróbica.<br />“Es el proceso mediante el cual los organismos catabolizan y asimilan sus alimentos en ausencia de oxígeno, e implícitamente de aire.”3<br />a) Reactores 1ra Generación<br />Los primeros reactores anaerobios pueden ser considerados las fosas sépticas y las lagunas anaerobias, pero estos son únicamente el inicio de estos sistemas. Los sistemas anaeróbicos de la primera generación se desarrollaron con la introducción del digestor convencional, que se aplica para la estabilización de los desechos. Consiste en un tanque cerrado sin agitación, ni calentamiento, donde la actividad de microorganismos representa un pequeño porcentaje de la totalidad del tanque. El sistema de digestión anaerobio evoluciono con la incorporación de un agitador mecánico que puede funcionar por medio del biogás producido por este u otro sistema de limpieza implementado en el tratamiento de aguas residuales. El agitador tiene el propósito de remover la materia orgánica hacia un reactor, también incorporado, que por medio de calor brinda mejores resultados. A causa de estos dos nuevos elementos añadidos, las aguas mantienen grandes cantidades de materia suspendida, por lo que posteriormente se le incorporo un sistema de decantación al afluente para la retención de los sólidos antes de salir del proceso.<br />b) Reactores 2da Generación<br />Estos reactores fueron desarrollados en la década de los ochenta y poseen ventajassobre sus antecesores, que los hacen más eficientes en la limpiezadelagua destacando: <br />“la disminución de la retención del agua, siendo de 5 a 3 Días, lo que implica una reducción en el volumen del reactor. Otras ventajas sonla adaptación rápida a cambios de alimentación, que varía según los contaminantes que se estén limpiando, y por ultimo también es importante la resistencia a productos tóxicos”<br />Los reactores de la 2da generación varían en diseño, uno de los más importantes, y cuyo aplicación puede darse en este proyecto es el “Reactor anaerobio de lecho de lodos (UASB)”, maneja un flujo ascendente dentro de un tubo o tanque y se basa en la sedimentación de la biomasa producida dentro del reactor, misma que alimenta a una cama de lodo dispuesta en la parte inferior del reactor.<br />3. Tratamiento de sistemas naturales<br />La naturaleza en sus diferentes composiciones de suelos y fauna tiene la capacidad de responder a contaminantes naturales que aprovecha para su desarrollo, por lo que en los últimos años se ha incorporado a la naturaleza en los procesos de limpieza de las aguas residuales. Los sistemas naturales se aplican una vez que el agua ha recibido un tratamiento previo, para que la carga de contaminantes se aproxime a la capacidad de purificación que tienen tanto plantas como suelos. Estos sistemas a diferencia de los reactores, son sistemas aeróbicos, es decir, necesitan del oxígeno para su correcto funcionamiento.<br />Los procesos de limpieza naturales como ya había mencionado antes, se han desarrollado en diferentes medios, adaptándose a las características de los suelos y plantas, partiendo de esta idea, se puede clasificar a los tratamientos en sistemas naturales: <br />Tratamiento en suelos a baja velocidad, tratamiento en suelo infiltración rápida, tratamiento en suelo de escurrimiento superficial, tratamiento en humedales y tratamiento con plantas acuáticas. De los sistemas naturales mencionados solo voy a desarrollar aquellos cuyas características físicas se puedan aplicar en el lugar del proyecto.<br />3.1. Tratamiento en suelo, filtración rápida<br />En superficies donde la tierra es muy permeable, el tratamiento adecuado debe estar diseñado de manera que se adapte a la baja capacidad de retención del agua que posee el suelo y no tratar de ir en contra de este factor natural. Una manera de adecuarse es aprovechar la filtración como una especie de percolador, donde solamente faltaría recolectar el agua utilizando drenajes y bombearla a la superficie para filtrarla nuevamente o incorporarla a un flujo acuífero. La aplicación del agua en estos suelos se hace de manera alternada por medio de estanques separados o por aspersión, ayudando al suelo a que renueve sus características de depuración de las aguas, con un reposo de entre 5 y 20 días para que el oxígeno penetre y se logre la aereación del suelo.<br />El tratamiento de filtración rápida tiene un potencial menor a los demás tratamientos naturales así como a los percoladores, por la pequeña capacidad de retención de los suelos y la alta carga hidráulica que recibe.<br />3.2. Tratamiento en agua, humedales<br />Los humedales o wetlands son áreas de tierra inundada que se conocen también como pantanos, con poca profundidad para que la vegetación pueda llegar a la parte inferior y sostenerse del suelo firme. Las plantas de estos sitios proveen a la superficie de una película de bacterias, ayuda en la filtración y absorción de componentes, transfiere oxígeno y controla el crecimiento de algas al evitar la penetración de la luz solar.<br />910590-24701500<br />1943100-214693500Plantas acuáticas comunes, tomada del Internet<br />Los humedales pueden ser artificiales, ofreciendo todas las capacidades de tratamiento de los pantanos naturales. Se han desarrollado dos tipos de sistemas de pantanos naturales para el tratamiento de las aguas residuales: Los sistemas de superficie libre (FWS) y sistemas de flujo subsuperficial (SFS).<br />Los FWS se aplican como tratamiento secundario o en niveles avanzados que complementan la purificación del agua, consisten en depósitos o canales de una profundidad apropiada para el desarrollo de plantas y un fondo un tanto impermeable. El agua residual se aplica en forma continua limpiándose cuando fluye a través de los tallos y raíces de la vegetación. Estos sistemas pueden utilizarse con el propósito de crear nuevos hábitats.<br />Los SFS son conocidos como bio-filtros horizontales, consisten en un filtro de grava o arena, sembrado con plantas de pantano y atravesado de forma horizontal con aguas residuales tratadas previamente. La grava y arena al igual que en los percoladores, desarrolla una película micro bacteriana que degrada las sustancias contaminantes, pero para ello, necesita de oxígeno, que en esta agua escasea si previamente paso por un sistema anaeróbico. Las algas son incapaces de crecer en condiciones ausentes de luz, solamente las raíces y los tallos de la vegetación de los pantanos es capaz de introducir de manera natural el oxígeno tan necesario para la oxidación.<br />3.3. Tratamiento en agua, plantas acuáticas<br />El sistema de plantas acuáticas es similar al FWS aplicado en humedales, excepto que las plantas son flotantes y la profundidad del agua puede ser mayor. En los tratamientos artificiales de plantas acuáticas se ha utilizado sistemas mecánicos de aereación, que para incrementar la capacidad de tratamiento y para mantener las condiciones aerobias que pueden controlar al mosquito. Como se explica en la tabla de la siguiente página, la incorporación de sistemas de aeración se reduce los tiempos de retención así como se aumenta la carga de densidad bio-orgánica tratada por día.<br />ParámetrosTipo de sistemas de tratamiento de lirio.Secundario aerobio(sin aerear)Secundario aerobio(aereado)Remoción denutrientes aerobio(sin aerear)Agua residual deinfluenteCribada o sedimentadaCribada o sedimentadaSecundarioDBO influente mg/lt130-180130-18030Carga DBO lb/acre.dia40-80150-30010-40Profundidad de agua,pies1.5-33.42-3Tiempo de retención,días10-364-86-18Carga hidráulicaMga/acre.dia0.02-0.060.10-0.300.04-0.16Temperatura agua C>10>10>10<br />Criterios de diseño y de calidad esperada del sistema de plantas acuáticas.<br />UNIDAD 3 <br />PROCESO DE LODOS ACTIVADOS<br />Las sustancias orgánicas biodegradables disueltas (substrato) en agua residual suministran un fuente<br />de alimento a los microorganismos. De este modo el agua residual se depura biológicamente. Los microorganismos se encuentran en suspensión en las aguas residuales y reciben el nombre de lodos activados. Para el proceso de lodos activados también es posible la eliminación de los compuestos de nitrógeno del agua residual (nitrificación y desnitrificación).<br />24479267556500<br />La degradación biológica del substrato<br />tiene lugar en el tanque de aireación.<br />La aireación del agua residual suministra<br />oxígeno a los microorganismos<br />aerobios. Con la corriente de agua<br />residual sale continuamente del tanque<br />de aireación una parte de los lodos<br />activados. Por esta razón es necesita<br />una otra etapa de tratamiento (decantación<br />secundario).<br />24479251524000<br />Los lodos activados se separan del<br />agua depurada por sedimentación en<br />un decantador secundario. Una parte<br />de los lodos activados vuelven al tanque<br />de aireación (lodo de retorno). La parte<br />no recirculada (lodo en exceso) es un<br />residuo del proceso. <br />-33337518923000<br />PROCESO BIOLÓGICO SBR<br />El proceso biológico del tratamiento del agua residual se realiza en uno o varios reactores SBR que son combinados de manera constructiva en un tanque de concreto.<br />Las ventajas significantes del sistema SBR se explican por el hecho de realizar los procesos de aireación, mezclado y clarificación en un solo reactor (secuencial por lotes). Este proceso no- convencional lleva varios beneficios económicos y técnicos sin limitar las simples y eficientes condiciones de operación con resultados superiores, bajos costos de obra civil y poco espacio requerido en comparación a sistemas convencionales.<br />A continuación, se explica brevemente el concepto general del sistema SBR: El agua residual pretratado entra al reactor SBR por un sistema de distribución del agua residual. De manera típica para la operación del concepto SBR cada reactor SBR se llena hasta llegar al nivel máximo de agua. En ese momento el sistema de distribución detiene la entrada del agua residual y se llena el siguiente reactor SBR. Se realizan los procesos de sedimentación y extracción del agua clara. La fase del llenado y la fase de clarificación forman en conjunto el ciclo del proceso. Según el tamaño del proyecto se planean uno o varios reactores SBR que se llenan con el agua residual de manera alternante.<br />El proceso SBR estándar se explica con las siguientes ilustraciones.<br />Principio de fase de llenado<br />4380230-51181000El lodo activado y el agua clara del ciclo anterior se encuentran al nivel mínimo de operación, la decantación del agua tratada ha terminado.<br />Aireación y mezclado (6 hrs)<br />438023075565000El reactor SBR se llena por bombeo o por gravedad hasta su nivel máximo con el agua residual, durante este proceso se realizan fases de nitrificación (aireación) y denitrificación (mezclado) en el reactor SBR.<br />Post-aireación y post-mezclado (3 hrs)<br />4380230-51371500Una vez que el reactor SBR se haya llenado se cierra la entrada de agua residual. Al mismo tiempo la fase de clarificación con una post-aireación (nitrificación) y un post-mezclado (denitrificación) continúa.<br />Principio de fase de clarificación<br />4380230-51371500Después de un total de 9 hrs de aireación y mezclado este proceso se detiene...<br />Sedimentación (1.5 hrs)<br />4380230-51371500... y no entra agua residual al reactor SBR para garantizar condiciones ideales de sedimentación.<br />Fin de sedimentación<br />4380230-51181000Al final de la sedimentación el agua tratada es separada del lodo activado.<br />Decantación del agua clara (1.5 hrs)<br />438023075565000El sistema de decantación se baja a nivel del agua…<br />Decantación de agua clara<br />4380230-51371500… y el agua a 25 cm debajo de la superficie se decanta por gravedad afuera del reactor SBR …<br />Decantación de agua clara<br />4380230-51371500… hasta el nivel mínimo de operación.<br />Decantación de agua clara<br />4380230-51371500Se termina la fase de decantación…<br />Fin de decantación de agua clara<br />4380230-51181000…e inmediatamente el sistema de decantación sube a su nivel máximo y ...<br />Principio del ciclo siguiente<br />4380230-51371500... empieza el ciclo siguiente con la fase de llenado.<br />Cada reactor SBR se equipa con un sistema de control de autonivel por lo que las operaciones que dependen del nivel del agua, como el llenado, se realizan de manera correcta.<br />Para realizar la aireación del agua residual según la carga actual de materia orgánica, se equipa cada reactor SBR con un sistema de medición especial de la concentración de oxígeno actual. La velocidad de giro del sistema de aireación se realiza según la concentración de oxígeno actual. De tal manera se garantizan, siempre, constantes valores de los parámetros (DBO5, DQO, TKN etc.) en el efluente de la PTAR-SBR.<br />La parte clave de cada reactor SBR es el aireador superficial flotando en la superficie del agua. Su construcción completa consiste de acero inoxidable. En consecuencia, éste material de alta calidad garantiza una construcción extremadamente fuerte, de poco peso y de una superficie muy lisa con propiedades hidráulicas perfectas.<br />El sistema de flotación garantiza la operación del aireador según el nivel del agua. Este sistema está diseñado para requerimientos especiales que evitan vibraciones del aireador superficial operando con altos potenciales. Mediante un barandal, el operador tiene siempre acceso al sistema de aireación para realizar p.ej. el mantenimiento (un cambio de aceite al año).<br />UNIDAD 4<br />TRATAMIENTO BIOLÓGICO ANAEROBIO<br />Existen dos tipos generales de biodigestores: el sistema Hindú y el Chino.<br />El biodigestor hindú fue desarrollado en la India después de la segunda guerra mundial en los años 50, surgió por necesidad ya que los campesinos necesitaban combustible para los tractores y calefacción para sus hogares en época de invierno, luego cuando terminó la guerra se volvió a conseguir combustibles fósiles por lo que dejaron los biodigestores y volvieron a los hidrocarburos. Como India es pobre en combustibles se organizó el proyecto KVICK (Kaddi Village Industri Commision) de donde salió el digestor Hindú y el nombre del combustible obtenido conocido como biogás. Este digestor trabaja a presión constante y es muy fácil su operación ya que fue ideado para ser manejado por campesinos de muy poca preparación.<br />El biodigestor chino fue desarrollado al observar el éxito del biodigestor Hindú, el gobierno chino adaptó esta tecnología a sus propias necesidades, ya que el problema en China no era energético sino sanitario. Los Chinos se deshicieron de las heces humanas en el área rural y al mismo tiempo obtuvieron abono orgánico, con el biodigestor se eliminan los malos olores y al mismo tiempo se obtiene gas para las cocinas y el alumbrado. El biodigestor chino funciona con presión variable ya que el objetivo no es producir gas sino el abono orgánico ya procesado.<br />DIGESTORES DE SEGUNDA Y TERCERA GENERACIÓN<br />El digestor de segunda generación opera básicamente en dos niveles. En la parte baja del mismo se construye un túnel o laberinto, que sirve para retener temporalmente todos los materiales que tienden a flotar; con las divisiones internas se divide el laberinto en una serie de cámaras independientes pero comunicadas entre sí de forma continua. Por medio de planos inclinados y ranuras delgadas en las placas de ferrocemento que conforman el techo del laberinto, se permite el paso del gas y del material ya hidrolizado y degradado<br />Los materiales lentamente digeribles, que completan su ciclo de degradación anaeróbica en más de 100 días, pueden hacerlo al tiempo con excrementos que requieren mucho menos tiempo, entre 15 y 20 días<br />El digestor de tercera generación es la mezcla de varios digestores en una unidad. El laberinto es típico del sistema de Tapón o Bolsa, con longitudes efectivas de 20 a 30 metros, es el sistema más sencillo y práctico de todos los digestores de tipo convencional; las diferentes cámaras independientes (6 o más según el diseño) brindan las ventajas de los digestores de carga única; al final del recorrido y en la parte superior, se encuentra la última recamara, grande, que equivale al digestor tipo Indú, con su campana flotante, carga por la parte inferior y salida del efluente por rebose en la superior . Este tipo de digestor en especial, ofrece una doble ventaja económica, ya que por un lado se construye una sola unidad del tamaño adecuado a las necesidades en lugar de varias independientes más pequeñas; y por otro lado se elimina el costo de mano de obra necesaria para estar cargando y descargando periódicamente las unidades de carga única<br />-1714502476500<br />289560010604500<br />FOSA SÉPTICA<br />Las fosas sépticas son unidades de tratamiento primario de las aguas negras domésticas; en ellas se realiza la separación y transformación físico-química de la materia sólida contenida en esas aguas. Se trata de una forma sencilla y barata de tratar las aguas negras y está indicada (preferentemente) para zonas rurales o residencias situadas en parajes aislados. Sin embargo, el tratamiento no es tan completo como en una estación para tratamiento de aguas negras.<br />Fosa séptica prefabricada.<br />CONCEPTOS Y NORMAS<br />Las aguas negras in natura. deben ser depositadas en un tanque o en una fosa para que con el menor flujo del agua, la parte sólida se pueda depositar, liberando la parte líquida. Una vez hecho eso, determinadas bacterias anaerobias actúan sobre la parte sólida de las aguas negras descomponiéndolas. Esta descomposición es importante, pues deja las aguas negras residuales con menos cantidad de materia orgánica, ya que la fosa elimina cerca del 40% de la demanda biológica de oxígeno, y así la misma puede devolverse a la naturaleza con menor perjuicio para ella.<br />Debido a la posibilidad de presencia de organismos patógenos, la parte sólida debe ser retirada, a través de un canal limpia-fosas y transportada a un vertedero en las zonas urbanas o enterrada en zonas rurales.<br />Directivas de protección del ambiente en la CE<br />En consecuencia con las directivas de protección del ambiente, no son válidas estas soluciones en el territorio de la CE. Las fosas sépticas deben ser revisadas y vaciadas con cierta periodicidad (dependiendo de sus características, localización y diseño). Este proceso debe ser realizado por compañías especializadas (poceros), dotadas de las oportunas certificaciones y autorizaciones. Los residuos obtenidos han de procesarse en instalaciones adecuadas y específicas (como secadoras de lodos y depuradoras), y los residuos finales deben eliminarse de una forma regulada por los organismos oficiales relevantes. Actualmente existen depósitos adecuadamente acondicionados; pero esta solución no es permanente, y puede resultar modificada por nuevas ordenanzas municipales, autonómicas o estatales.<br />Tras la fermentación del residuo, el ambiente de una fosa está saturado de gases orgánicos (metano, nitrógeno, monóxido y dióxido de carbono principalmente) y con un gran defecto de oxígeno. Por tal razón, no se debe entrar en ellas sin antes dejarlas ventilar; debiendo usarse además medios auxiliares de respiración (máscaras de oxígeno autónomas, o bombas de aireación), como exige la reglamentación de Prevención de Riesgos Laborales.[1]<br />En el tratamiento primario de los residuos urbanos, sobre todo en zonas rurales, pueden usarse las fosas sépticas, tanques de forma generalmente cilíndrica, en los que se realiza la transformación y separación de la materia sólida contenida en las aguas residuales. Es posible encontrarlos ya prefabricados. El tanque prefabricado de menor tamaño tiene una capacidad de aproximadamente mil litros, midiendo 1,1×1,1 m (longitud×diámetro). Para volúmenes mayores es recomendable que la longitud sea superior al doble del diámetro.<br />FOSAS SÉPTICAS CONSTRUIDAS quot;
IN SITUquot;
<br />Una fosa séptica construida sobre el terreno tiene un formato rectangular o cilíndrico. Para funcionar correctamente, deben tener unas dimensiones determinadas según un proyecto de ingeniería específico. La ejecución de este tipo de fosa séptica comienza con la excavación del pozo en el terreno donde la fosa va a quedar enterrada.<br />UASB<br />Los reactores UASB (del inglés Upflow Anaerobic Sludge Blanket) son un tipo de biorreactor tubular que operan en régimen continuo y en flujo ascendente, es decir, el afluente entra por la parte inferior del reactor, atraviesa todo el perfil longitudinal, y sale por la parte superior. Son reactores anaerobios en los que los microorganismos se agrupan formando biogránulos.<br />CARACTERÍSTICAS<br />En los sistemas anaerobios de flujo ascendente, y bajo ciertas condiciones, se puede llegar a observar que las bacterias pueden llegar a agregarse de forma natural formando flóculos y gránulos. Estos densos agregados poseen unas buenas cualidades de sedimentación y no son susceptibles al lavado del sistema bajo condiciones prácticas del reactor. La retención de fango activo, ya sea en forma granular o floculante, hace posible la realización de un buen tratamiento incluso a altas tasas de cargas orgánicas. La turbulencia natural causada por el propio caudal del influente y de la producción de biogás provoca el buen contacto entre agua residual y fango biológico en el sistema UASB. En los sistemas UASB pueden aplicarse mayores cargas orgánicas que en los procesos aerobios. Además, se requiere un menor volumen de reacción y de espacio, y al mismo tiempo, se produce una gran cantidad de biogás, y por tanto de energía.<br />El reactor UASB podría reemplazar al sedimentador primario, al digestor anaerobio de fangos, al paso de tratamiento aerobio y al sedimentador secundario de una planta convencional de tratamiento aerobio de aguas residuales. Sin embargo, el efluente de reactores UASB normalmente necesitan un tratamiento posterior, para lograr degradar la materia orgánica remanente, nutrientes y patógenos. Este postratamiento puede referirse a sistemas convencionales aerobios como lagunas de estabilización, plantas de fangos activos y otros.<br />El proceso UASB se inventó a mediados de los 70 en la Universidad de Wageningen (Holanda) por un equipo dirigido por el Doctor Gazte Lettinga y se aplicó por primera vez a escala industrial en una industria azucarera alemana. Durante varios años, fue continuamente mejorado para el tratamiento de grandes caudales de aguas residuales, y cargas con importantes fluctuaciones diarias.<br />Algunos datos y recomendaciones de operación resultado de recomendaciones resultantes de la experiencia que poco a poco fue apareciendo, ayudó a que este tipo de sistemas se use para el tratamiento en diferentes condiciones. El UASB es un sistema trifásico de alta carga que opera como un sistema de crecimiento en suspensión. La elevada concentración de biomasa en el UASB lo hace más tolerante a la presencia de tóxicos.<br />Consiste esencialmente en una columna abierta, a través de la cual el líquido residual se pasa a una baja velocidad ascensional. El manto de fangos se compone de gránulos o partículas además del agua residual. El fenómeno de granulación que rige la formación de los gránulos constituye la parte fundamental del proceso. El tratamiento del agua se da cuando se pone en contacto el agua con los gránulos. Los gases producidos bajo condiciones anaerobias provoca la recirculación interna, lo que ayuda en la formación y mantenimiento de las partículas biológicas, sobre las cuales algunas partículas de gas se adhieren. El gas libre y el gas adherido a gránulos se retienen en el colector de gas en la parte alta del reactor. El líquido que ha pasado a través del manto contiene algunos sólidos residuales y gránulos biológicos que pasan a través del sedimentador donde los sólidos se separan del futuro efluente. Los sólidos retornan por tanto al caer a través del sistema de bafle en la parte alta del manto de fangos.<br />Para lograr una operación correcta del sistema se requiere la formación de biomasa floculante, y la puesta en marcha suele requerir la inoculación previa del reactor con grandes cantidades de fangos de algún otro sistema de operación.<br />El proceso UASB se puede aplicar a una amplia variedad de aguas residuales industriales. Al igual que en otros tipos de tratamiento de aguas residuales, en los UASB también son necesarias unas etapas previas de adecuación del influente antes de ingresarlas al reactor, como por ejemplo, eliminación de aceites y grasas, desarenado, corrección de pH,...Tras este tipo de pretratamientos, el UASB puede convertir el 70-95% de la materia orgánica biodegradable en una corriente de biogás valorizable. De ahí que sean posibles mayores eficiencias mediante el acople de pre- y/o postratamientos adecuados que aumente el tiempo medio de residencia celular, la composición y la resistencia frente a tóxicos del fango.<br />La tecnología de alta carga se basa en el crecimiento del fango granular y en el separador de tres fases (biogás-líquido-sólido), ha tenido un gran éxito comercial con un gran número de instalaciones en el mundo.<br />La industria alimentaria mundial es un usuario activo de esta tecnología de tratamiento anaerobio. Aunque también se ha implantado en industrias como la cervecera, destilería, plantas de procesado de la patata, la industria del papel y la celulosa, industria textil, química y farmacéutica.<br />EL FILTRO ANAERÓBICO<br />El Filtro Anaeróbico de Flujo Ascendente (FAFA) es un reactor de operación similar al proceso UASB, con la diferencia básica que el tanque es totalmente empacado, de tal forma que el lecho de contacto biológico es fijo (inmóvil). El material de empaque debe tener idealmente alta porosidad, de tal forma que se aumente la superficie específica de contacto entre el material orgánico a estabilizar y el material filtrante.<br />En el proceso FAFA se debe incorporar un tratamiento primario que elimine material suspendido del agua, con miras a evitar tempranas obstrucciones del filtro, situación que no se presenta en el proceso de manto de lodos. Además en el FAFA no es necesaria la incorporación de separadores de fases, ya que los sólidos suspendidos arrastrados por el biogás hacia la superficie son inmediatamente retenidos por el material filtrante, situación que no ocurre en el proceso UASB.<br />Tanto en el proceso UASB como en el FAFA la remoción de materia<br />orgánica en términos de Demanda Bioquímica de Oxígeno, oscila entre el 60 y 80%, valores típicos para aguas negras, que pueden elevarse en el caso de algunas aguas residuales industriales.<br />Una modalidad de reciente aparición de reactor anaeróbico, desarrollado en Colombia y Brasil, se denomina reactor quot;
híbridoquot;
, consistente en una mezcla de las modalidades UASB + FAFA, de forma rectangular y fondo plano, con relaciones volumétricas que oscilan entre el 30 y 60% para el UASB, y por lo tanto, entre el 70 y 40% para el FAFA.<br />GENERACIÓN DE OLORES EN DRENAJES Y PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS<br />RESIDUALES<br />Toda planta de tratamiento mal diseñada y/o mal operada, sea de tipo fisicoquímico o biológica, de tipo aerobio o anaerobio, es susceptible de generar malos olores. Sin embargo, debido al metabolismo de ciertas bacterias anaerobias (sulfatoreductoras), el medio anaerobio es el más propenso a presentar malos olores, sobre todo cuando en el agua residual existen altas concentraciones de sulfatos y sulfuros.<br />Como causas generales de la generación de olores en plantas de tratamiento se pueden enumerar las<br />siguientes:<br />· Mal diseño de la planta de tratamiento como por ejemplo la especificación de un tamaño de planta no adecuado al caudal y carga orgánica manejada, turbulencias de las aguas en las estructuras de entrada, áreas descubiertas, etc.<br />· Deficiencias en la operación de la planta de tratamiento como por ejemplo acumulación de materia<br />orgánica fresca en el tratamiento preliminar de la planta, almacenamiento de lodos en forma inadecuada, acidificación de reactores en el caso de sistemas anaerobios, etc.<br />· En el caso del efluente de una planta de tratamiento anaerobia, por sus condiciones de pH y posible<br />turbulencia generada en el momento de ser descargado el efluente, es posible el desprendimiento de H2S disuelto en el agua tratada.<br />Aunque algunas causas de la generación de malos olores pueden ser evitadas en el diseño, otras por la<br />naturaleza misma del tratamiento y del agua residual, son difícilmente controlables si no se considera un sistema de control de malos olores. El control de malos olores en una planta de tratamiento de aguas residuales hace viable su instalación prácticamente en cualquier lugar pues es ésto, junto con el ruido y la contaminación visual en menor grado, uno de los problemas más importantes asociados con el rechazo de la población a estos sistemas de saneamiento básico. En la Figura 1 se muestra un esquema de una planta de tratamiento de agua donde se señalan las posibles fuentes de mal olor y su tratamiento.<br />En el caso particular de las plantas de tratamiento anaerobias que tratan aguas residuales con compuestos de azufre oxidados como el tiosulfato, sulfito o sulfatos tienden a reducirlos a sulfuro. Estos tipos de aguas residuales son producidos por la industria petroquímica, la del procesamiento fotográfico, la del papel y la delos ingenios azucareros. Hay una gran necesidad de desarrollar tecnologías para remover el H2S del agua tratada debido a su alta toxicidad, propiedades corrosivas, mal olor y demanda de oxígeno (Janssen et al., 1995).<br />ANEXOS<br />Por su impacto directo en la salud y en la calidad de vida, merece destacarse la dimensión ambiental de los recursos hídricos. De las 44 normas del marco normativo de referencia, para simplificarlo, sin detrimento de su capacidad regulatoria, hoy existen cuatro, que se refieren a lo siguiente:<br />•NOM-001-ECOL-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales (DOF, 6 de enero de 1997).<br />•NOM-002-ECOL-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal (DOF, 3 de junio de 1998).<br />•NOM-003-ECOL-1997, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público (DOF, 21 de septiembre de 1998).<br />•PROY-NOM-004-ECOL-2001, que establece las especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes de los lodos y biosólidos para su aprovechamiento y disposición final (DOF, 18 de febrero de 2002).<br />La primera norma establece la calendarización para su cumplimiento, tanto para descargas municipales como las no municipales. En el caso de las descargas municipales, el cumplimiento es gradual y progresivo conforme a los rangos de población y no aplica a localidades rurales con menos de 2,500 habitantes.<br />TABLA 1: Descargas Municipales<br />Rango de poblaciónFecha de cumplimientoMayor de 50,000 habitantes1 de enero de 2000De 20,001 a 50,000 habitantes1 de enero de 2005De 2,501 a 20,000 habitantes1 de enero de 2010<br />TABLA 2: Descargas no municipales<br />DBO (ton/día)SST (ton/día)Fecha de cumplimientoMayor de 3Mayor de 31 de enero de 2000De 1.2 a 3De 1.2 a 31 de enero de 2005Menor de 1.2Menor de 1.21 de enero de 2010<br />CONCLUSIONES<br />Ante tal situación, se plantea un gran desafío, a fin de desarrollar los diseños, adecuaciones e instalación de plantas de tratamiento, acordes a los requerimientos de cada localidad para el óptimo cumplimiento de la normatividad ambiental. Asimismo, para la capacitación, manejo y operación de los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales, es indispensable la vinculación de los sectores académico y público.<br />Las tareas se orientarán entonces, a lo siguiente:<br />1.Capacitación y asistencia técnica para el manejo y operación de los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales<br /> 2.Evaluación de las plantas de tratamiento existentes<br /> 3.Adecuación y mantenimiento de las plantas de tratamiento<br /> 4.Diseño de los sistemas de tratamiento acordes a los requerimientos de cada localidad<br /> 5.Orientación en la Instalación de plantas de tratamiento<br />