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TRATAMIENTOS BIOLOGICOS
5
JESSICA ISABEL BALTAZAR FLORES
TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES
SISTEMAS DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO
08/MAYO/2020
TRATAMIENTO
El principal objetivo del tratamiento del agua residual es producir un efluente que pueda ser descargado sin causar daños al medio ambiente. Los contaminantes del agua residual pueden ser eliminados por medios físicos, químicos o biológicos
INTRODUCCIÓN
En los tratamientos biológicos, la remoción de los contaminantes se realiza a través de la oxidación biológica de la materia orgánica. El principal uso de los tratamientos biológicos es la remoción de los compuestos orgánicos biodegradables nutrientes
LODOS ACTIVADOS
Es el proceso biológico de más amplio uso para el tratamiento de aguas residuales, orgánicas e industriales.
Consiste en que las aguas residuales se pongan en contacto con una población microbiana mixta, en forma de suspensión floculenta en un sistema airado y agitado
PARAMETROS DE OPERACIÓN
- Demanda de oxigeno DBO20 ~ L48 DBO5
- Concentración de lodos "sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado" (SSVLM)
- Tiempo de residencia de los lodos (TRL) recíproco de la tasa neta de crecimiento específico de los lodos y por tanto, es una medida de su actividad
- Nivel de carga de la planta es en forma aproximada, inversamente proporcional al tiempo de residencia de los lodos
- Tiempos de retención tr = Va/Q
COMPLETAMENTE MEZCLADO
COMPLETAMENTE MEZCLADO
En el modelo completamente mezclado (idealmente), toda el agua influente al tanque de aeración se mezcla instantáneamente con el oxígeno (abastecido con aire) y las bacterias (lodos activados) dentro del agua contenida en el tanque de aeración.
AIREACIÓN EXTENDIDA
AIREACIÓN EXTENDIDA
La aireación extendida es usada para tratar aguas residuales industriales que contienen principalmente materia orgánica soluble y las bacterias necesitan amplios tiempos de retención para desdoblar las sustancias complejas de este tipo de residuos. El modelo de esta modificación es similar al completamente mezclado, con la característica de tener altos tiempos de aeración.
AIREACIÓN REDUCIDA
AIREACIÓN REDUCIDA
En esta modificación el influente entra por un extremo del tanque; en este punto, la cantidad de materia orgánica es muy alta y consecuente-mente la demanda de oxígeno de las bacterias conforme el agua se mueve a través del tanque de aeración, la materia orgánica es removida gradualmente por las bacterias; como la cantidad de alimento disminuye, la demanda de oxígeno disminuye.
ZANJAS DE OXIDACIÓN
ZANJAS DE OXIDACIÓN
Consiste de un canal en forma de circuito cerrado, de 0.9 a 1.8 m de profundidad, con paredes de 45° de pendiente y aireadores mecánicos, localizados en uno o varios puntos a lo ancho de la zanja. El efluente entra a la zanja, es aireado por cepillos horizontales, o aireadores tipo disco diseñados especialmente para zanjas de oxidación y circula a lo largo del canal a una velocidad de aproximadamente 0.3 a 0.6 m/segundo.
Los aireadores operan en un ámbito de 60 a 110 r/min o de 0.3 a 0.6 m/segundo, y proporcionan velocidad suficiente para mantener los sólidos en suspensión.
FILTRO PERCOLADOR
Los filtros percoladores se clasifican dentro de los procesos de biomasa fija. El mecanismo principal de remoción de la materia orgánica de este sistema no es la filtración sino la adsorción y asimilación biológica en el medio de soporte
FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO DE UN FILTRO PERCOLADOR
FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO
• Composición y tratabilidad del agua residual
• Pretratamiento
• Medio de soporte
• Profundidad del reactor
• Recirculación
• Cargas orgánica e hidráulica
• Ventilación
• Temperatura
PARAMETROS DE DISEÑO
CRITERIOS DE DISEÑO PARA UN FILTRO PERCOLADOR
BIOTORRES
Es esencialmente un filtro percolador y opera de manera similar a uno de tasa alta con la diferencia de estar colocado a un eje vertical en forma de columna, recibiendo agua para tratamiento en la parte superior que es depositada en un tanque en la parte inferior para ser recirculado o pasado al siguiente tratamiento.
ECUACIÓN
ln(So/Se )=kAs 〖Dθ〗^(T-20)/Q^n
DONDE:
S0=DBO en el influente (mg/L)
Se=DBO en el efluente (mg/L)
k=coeficiente cinetico(L/(m^2 s))n
As=áre superficial (m^2/m^3 )
D=profundidad m
θC=factor de corrección de temperatura (℃)
Q=carga hidráulica(L/(m^2 s))
n=coeficiente hidráulico
LAGUNAS
LAGUNAS
Las lagunas o estanques de estabilización son medios simples y flexibles de tratamiento de aguas residuales para la descomposición biológica del material orgánico
LAGUNAS ANAEROBIAS
ANAEROBIAS
Las lagunas anaerobias se caracterizan por su alta carga orgánica, su gran profundidad (2.5 - 6 m), su pequeña superficie - que limita la difusión del oxígeno de la atmósfera- y la carencia de algas y procesos fotosintéticos que liberan oxígeno. Es por esta razón que el proceso de tratamiento es en su totalidad anaerobio
En una laguna anaerobia típica, el agua residual entra muy cerca del fondo (frecuentemente por el centro de la laguna) y se mezcla con la biomasa sedimentada que tiene un espesor de aproximadamente 6 pies (1.8 m).
LAGUNAS FACULTATIVAS
FACULTATIVAS
Las lagunas facultativas se caracterizan por presentar condiciones aerobias en la capa superior de la masa líquida, disminuyendo la concentración de oxígeno disuelto hacia el fondo, que es normalmente anaerobio. En la laguna facultativa, la estabilización del agua residual se alcanza por una combinación de microorganismos anaerobios, aerobios y una preponderancia de microorganismos facultativos, que prosperan bajo condiciones tanto anaerobias como aerobias.
LAGUNAS AIREADAS
AIREADAS
Una laguna aireada es una estructura, para embalsar agua, de forma, área, profundidad y aeración mecánica controladas, diseñada para el tratamiento de aguas residuales por medio de procesos biológicos Las lagunas aireadas pueden ser aerobia-aireada o facultativa-aireada. Ellas no dependen de las algas y de la luz del sol para suministrar oxígeno disuelto OD sino que utilizan difusores u otros equipos de aeración mecánica para proporcionar la mayor transferencia de oxígeno y crear cierto grado de mezclado.
HUMEDALES
El sistema consiste en el desarrollo de un cultivo de macrófitas enraizadas sobre un lecho de grava impermeabilizado. La acción de las macrófitas hace posible una serie de complejas interacciones físicas, químicas y biológicas a través de las cuales el agua residual afluente es tratada progresiva y lentamente.
Fijan físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica, utilizan y transforman los elementos por medio de los microorganismos y logran niveles de tratamiento consistentes con un bajo consumo de energía y poco mantenimiento
DISCOS BIOLÓGICOS
DISCOS BIOLOGICOS
Los discos biológicos están formados por discos de plástico o de algún otro material, con diámetros entre 1 y 3.5 m sujetados y soportados por una flecha horizontal rotatoria y de 1 a 1.5 mm de espesor.
Cuando el proceso inicia su operación, los microbios del agua de desecho se adhieren a la superficie del material y se desarrollan hasta que toda esta área queda cubierta con una capa o película microbiana.
Los discos rotan lentamente (de 1 a 2 r/min, pero generalmente de 1.4 a 1.6 r/min) mientras están en contacto con el agua residual y la atmósfera al mismo tiempo.
EJEMPLO
DISCOS BIOLOGICOS
EJEMPLO
En el proyecto de una planta de tratamiento de agua residual municipal se usará un sistema de discos biológicos. El efluente del sedimentador primario es de 20000 m3/d con una DBO de 150 mg/l.
Determínense el número de módulos requeridos para el proceso con y sin nitrificación para producir un efluente con una DBO5 soluble de 10 mg/l. Se espera que la temperatura mínima sea de 25oC.
1.
En base a el diagrama de eficiencia del influente y efluente se obtiene la tasa de carga hidráulica a partir de:
DBO soluble del efluente 10 mg/L
DBO del influente 150 mg/L = /.
SOLUCIÓN
TASA DE CARGA
ÁREA DEL DISCO
2
Condiciones idoneas probadas:
flecha de 7.6 m de longitud
discos de 3.7 m de diámetro
área superficial total de 1∗〖*10〗^4 m^2
3
Suponiendo las condiciones idóneas:
número de módulos=Ad/Ast
número de módulos=4∗〖*10〗^5 m^2/*1∗〖10〗^m4 ^2
número de módulos=40
Se requerirán 40 módulos en paralelo para proporcionar tratamiento en una etapa.
Para nitrificaci
, con un máximo de cinco etapas, se requerirían
número de módulos para la nitrificación=no. módul*os∗no. Etapas
número de módulos para la nitrificación=*40∗5
200 módulos
CONCLUSIÓN
La importancia de la caracterización de un agua residual y el conocimiento de las normas oficiales se ve reflejada en el momento de decidir que tratamiento resulta mas conveniente y efectivo para la condición en que nos encontremos y los resultados que esperamos.
Con los tratamientos biológicos se abre un panorama mas amplio para la disposición de aguas residuales tomando en consideración que resultan, si están bien aplicados, mas económicos, se pueden mezclar con el entorno sin dañarlo y son aplicables a cualquier proceso según sean los requerimientos y condiciones
RÚBRICA DE EXPOSICIÓN
BIBLIOGRAFÍA
- CONAGUA. (2016). Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento Introducción al Tratamiento de Aguas Residuales Municipales NO.25. México: Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento.
- Noyola, A. (2000). ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS. México: Manuales IMTA.
- Valdez, E., & Velazquez, A. (2003). Ingeniería de los Sistemas de Tratamiento y Disposición de Aguas Residuales. México D.F: Fundación ICA, A.C.