PROCESOS INDUSTRIALES I CITRAR-UNI
Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
CITRAR - UNI 1. Antecedentes del Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos
En el año 1996, un convenio entre el gobierno peruano y el Fondo de Cooperación para el Desarrollo Social dio lugar a la creación de la planta piloto de tratamiento de aguas residuales de la Universidad Nacional de Ingeniería – UNITRAR, con lo cual se ponía la primera piedra para investigar en el Perú la problemática del tratamiento, disposición y reúso inadecuado de las aguas residuales y residuos peligrosos, así como también para buscar alternativas y técnicas de solución de bajo costo para ésta área. Así pues, ubicada en el sector ‘T’ del Campus universitario, y con una extensión de 4.5 hectáreas, la planta piloto –que en el 2011 se convirtiera en el Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos – CITRAR- recoge diariamente las aguas servidas de los desagües pertenecientes a los Asentamientos Humanos (AA.HH.) El Ángel y El Milagro, del distrito de Independencia.
2. Planta de Tratamiento de Efluentes-CITRAR i. Diagrama de Flujo.
ii. Unidades de Pre-Tratamiento. Caracterización
I. CÁMARA DE REJAS
Dentro de la planta de tratamiento, una fuente construida con cemento número 5, especial para la circulación de flujos líquidos, y revestido con una pintura anticorrosiva, recibe 10 litros de aguas servidas por cada segundo.
Dentro de esta fuente se pueden observar como las heces, bolsas, desechos, restos de comidas y demás fluidos líquidos –provenientes de cientos de familias, llegan a la planta de tratamiento y son retenidas por un ‘disipador de energía’, un bloque de cemento con el cual se estrella el líquido proveniente del desagüe y que sirve para reducir la intensidad de la fuerza con la que cae desde los cerros que bordean la universidad. Unas placas de fierro que tienen formas cuadrangular y triangular controlan el agua que cae en esta fuente. Los brigadistas que evalúan el proceso constantemente los llaman ‘vertederos’, debido a que su función es verter con cierta precisión –previo estudio- las cantidades de aguas necesarias que puede soportar esta planta de tratamiento. En caso se presente un incremento en el flujo de las aguas servidas, éstas son retiradas por los vertederos y redirigidos a la red de alcantarillado de SEDAPAL. Si bien las aguas tratadas en esta planta no llegan a ser de consumo humano,
ni mucho menos potable, sí son útiles para otras actividades como el riego de plantas y el desarrollo de humedales. Por ello, dentro de su proceso existen dos cámaras de rejas: una de 25 milímetros de separación, llamadas ‘rejas gruesas’, que retienen los sólidos más gruesos vertidos en las aguas residuales y que poseen una inclinación de 60°. Luego de las rejas gruesas vienen las delgadas, con una separación de 15 milímetros entre cada una y con una inclinación de 30°. Su finalidad es la misma, sin embargo su productividad es distinta. La diferencia en la inclinación entre una y otra responde a una fórmula que busca generar un mayor contacto físico entre los restos y la velocidad por la cual llega el desagüe a la planta. A mayor contacto físico, mayor segregación de desechos. II. DESARENADOR
El desarenador, permite remover las arenas que usualmente arrastran las aguas residuales. Este desarenador es de flujo horizontal, y de sección rectangular. Se dispone de dos unidades de funcionamiento alterno del agua. Este cuenta con dos canales, los cuales son utilizados de manera simultánea. Sin embargo, cuando se necesita limpiar los restos de las aguas residuales depositados en el fondo, se cierra uno mientras se limpia el otro, con lo cual el proceso nunca se detiene
La velocidad de paso por esta estructura se controla mediante la instalación de un vertedero Sutro a la salida de la unidad. La velocidad del agua que circula por esta fase del proyecto normalmente varía entre 0.2 y 0.3 metros cúbicos por segundo. Su medición –la cual se realiza a las 9, 12 y 15 horas- responde a una fórmula matemática (Palmer Bowles) que determina la capacidad de trabajo que tiene la planta. Una vez que se supera el límite permitido, el agua tratada no tendrá el mismo valor ni la misma limpieza. Asimismo, dentro de esta etapa se evalúan factores como transparencia, Ph (ácido químico), temperatura y turbidez del agua residual. Para finalizar, nuevamente se disipa la energía del agua por medio de una ‘caja disipadora de energía’, la cual busca homogenizar los caudales para, posteriormente, derivar una parte de las aguas pre tratadas hacia un tanque que las limpiará por sedimentación, mientras que otra parte del caudal pasará al reactor anaerobio.
iii. UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
I. Principio de Operación (Fases/Reacciones Químicas)
Los reactores UASB (del inglés Upflow Anaerobic Sludge Blanket), también conocido como RAFA (Reactor anaerobio de flujo ascendente) 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 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 floculenta, 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. 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. 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. 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.
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. Para lograr una operación correcta del sistema se requiere la formación de biomasa floculenta, y la puesta en marcha suele requerir la inoculación previa del reactor con grandes cantidades de fangos de algún otro sistema de operación. 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 biogas 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. 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. 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.
II. Consideraciones de Diseño.
1.- Dimensiones del Reactor 2.- Sistema de distribución del afluente 2.1.- Canal procedente del desarenador 2.2.- Distribución dentro del Reactor UASB 3.- Separador Gas-Líquido-Sólido 4.- Sistema de Recolección del efluente
III. Parámetros de Operación
DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO)
Se constituye en una prueba más rápida que la demanda bioquímica de oxígeno y es utilizada para medir la carga orgánica e inorgánica contenida en una muestra. En el bioensayo, la DBO, oxida las sustancias orgánicas fácilmente biodegradables, si se realizan bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo y población biológica. En este ensayo químico, la DQO, se oxidan además de las sustancias antes mencionadas, todas aquellas que sean susceptibles de ser atacadas por un oxidante fuerte en condiciones ácidas. El inconveniente que presenta es que no determina si la materia orgánica es biodegradable o no.
DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO (DBO5)
La demanda bioquímica de oxígeno se usa como medida de oxigeno requerida para la oxidación de la materia orgánica biodegradable presente en la muestra y como resultado de la acción de oxidación bioquímica anaerobia. La demanda de oxígeno de las aguas residuales es resultado de 3 tipos de materiales. Materiales orgánicos carbónicos, utilizables como fuente de alimentación por organismos aeróbicos. Nitrógeno oxidable, derivado de la presencia de nitritos, amoniaco y en general compuestos orgánicos nitrogenados que sirven como alimentación para bacterias específicas. Compuestos químicos reductores, (iones ferrosos,
sulfitos sulfuros) que se oxidan por oxígeno disuelto.
NITRÓGENO
En aguas residuales el nitrógeno puede hallarse en cuatro estados de oxidación: Nitratos, nitritos, amonio y nitrógeno orgánico. Todas estas formas de nitrógeno, además del nitrógeno gaseoso, son biológicamente interconvertibles y forman parte de su ciclo. La química del nitrógeno es compleja debido a los varios estados de oxidación que puede asumir el nitrógeno
FÓSFORO
El fósforo se encuentra en las aguas naturales y residuales solo como fosfato. Las formas de fosfatos tienen variedad de oxígeno. Pequeñas cantidades de fosfatos condensados son usadas en lavanderías y otras limpiezas, porque estos materiales son los mejores constituyentes de muchos limpiadores comerciales, los ortofosfatos son aplicados a la agricultura como fertilizantes, los fosfatos orgánicos son formados en procesos biológicos.
CAUDAL,
CARGA
ORGÁNICA
VOLUMÉTRICA
Y
TIEMPO
DE
RETENCIÓN HIDRAULICO
El caudal es físicamente de gran importancia ya que mide la velocidad superficial del líquido en el interior del reactor, condicionando la sedimentación y por lo tanto, la retención de biomasa. En ocasiones un incremento en el caudal conlleva a un aumento de carga orgánica aplicada, este se mide en volumen por unidad de tiempo. El tiempo de retención hidráulico se expresa en unidades de tiempo, y es el caudal de afluente por unidad de volumen efectivo del reactor, este tiene gran importancia ya que afecta la producción de lodos dentro del reactor.
SÓLIDOS La materia suspendida o disuelta que se encuentra en un agua residual recibe
el nombre de sólidos, y se dividen en tres categorías: Sólidos totales sedimentables, suspendidos y disueltos. Sólidos suspendidos: porción retenida por el papel filtro de 1.3 µm de tamaño de poro. Estos a su vez se dividen en fijos (quedan después de la ignición de la muestra) y volátiles (pérdida de peso de la muestra durante la ignición). La determinación de los sólidos es una prueba indispensable para la operación de reactores biológicos, que junto con otros parámetros (DBO5 y DQO), proporcionan información de la eficiencia de la remoción del proceso, e indirectamente, de la concentración de biomasa bacteriana en el reactor. La concentración de los SSV representa la porción orgánica de los SST. Es importante mantener un registro de los sólidos del afluente, efluente y del lecho, de modo que se pueda asegurar que la pérdida de biomasa no es mayor al crecimiento esperado. Los SST representan el parámetro ambiental para el cobro de tasa retributiva.
VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN
La velocidad de sedimentación indica la rapidez con que se sedimenta el lodo expresado en m/h. La elevada velocidad de sedimentación es determinante para mantener altas concentraciones de lodo biológico dentro del reactor. En los tratamientos de aguas residuales por medio de lodos biológicos con sistemas en los que los procesos naturales son intensificados y concentrados que se puede obtener mediante la retención de altas concentraciones de lodos biológicos bajo un tiempo de retención hidráulico relativamente corto. En un reactor UASB la retención de lodos se efectúa de dos maneras diferentes: 1. Mediante la selección permanente de lodos con alta sedimentabilidad en el reactor de flujo ascendente. 2. Mediante un separador gas – líquido – sólido en la parte superior del reactor. Por lo tanto la sedimentabilidad del lodo en un UASB es un dato importante en la evaluación de su comportamiento permitiendo cualificar más detalladamente la forma y crecimiento del lodo respecto a la altura del reactor. En los reactores anaerobios, existen gránulos de lodo, con ciertas propiedades de sedimentación que permiten una mezcla mecánica por las mismas fuerzas
de flujo; los procesos de mezcla inducen a la formación de lodo granular, que presenta propiedades como: •
Alta velocidad de sedimentación (2 - 90 m/h ).
•
Alta fuerza mecánica.
•
Comunidad microbiana balanceada.
•
Resistencia a descargas tóxicas.
Cuando un lodo es liviano que se lava con facilidad favorece la producción o crecimiento de biomasa. Las caracterizaciones de un lodo pueden variar de acuerdo con el tipo y el contenido de sólidos, por tanto la forma de manipular un dispositivo de muestreo depende de las propiedades físicas del lodo. El lodo granular sedimenta extremadamente rápido y deja el agua completamente clarificada en pocos minutos, un lodo floculento empezará a clarificar en un tiempo mayor comparado con el lodo granular.
PERFIL DE LODOS
Es una medida de la concentración de SST y SSV y su relación con la altura del reactor, permite el cálculo de la cantidad absoluta de lodo en el reactor. Este valor junto con la actividad metanogénica específica, delimita la carga máxima ( 3 ) .Kg DQO m dia aplicable al sistema después de alcanzada la estabilidad en el reactor, la actividad del lodo permanecerá constante, pero el contenido de lodo aumenta regularmente. Cuando el reactor llega a un estado estable el lodo se divide en lecho (altas concentraciones de sólidos) y manto de lodos (originado por el flujo ascensional). Algunas características de los tipos de lodos son: • Lodo disperso: no hay agregación de partículas en el lodo, no presenta cambio
importante
en
propiedades
de
sedimentación
(velocidad
de
sedimentación 0.05 – 0.2 m/h ). • Lodo floculento: agregado en flóculos sueltos con propiedades intermedias de sedimentación (2 m/h ). • Lodo granular: agregado en gránulos compactos de 0.5 a 3 mm de diámetro (velocidad media de sedimentación 50 m/h ). El lodo crudo se clasifica como un lodo disperso con una relación 0.5 SSV SST
= que presenta poblaciones muy bajas de bacterias metanogénicas y a las bacterias sulfatoreductoras como población dominante. Con estos valores de relación, el lodo tiene una categoría de disperso y no se presenta cambios relevantes en la relación SSV/SST. La obtención de un perfil de lodos (Relación de la concentración de SSV y SST), a lo alto y largo del reactor y la utilización de un sistema sencillo de integración permite el cálculo de la cantidad absoluta de lodo en el reactor; éste parámetro de control es fundamental ya que permite darse cuenta del estado y características del lodo en el reactor, además de conocer su comportamiento cuando se establecen variaciones en su funcionamiento.
TAMAÑO Y FORMA
La formación de los gránulos es una importante condición para el servicio eficiente y económico de reactores UASB. Puntos de toma de muestras colocados espaciadamente a lo largo de las alturas de los reactores anaerobios permiten la recolección de lodo, para determinación de la concentración de sólidos. Los reactores UASB forman gránulos que son densos conglomerados de microorganismos, el buen desarrollo del lodo granular con una alta fuerza física y buena velocidad es óptimo para el trabajo de un reactor de este tipo. Las ventajas del lodo granular son alta velocidad de sedimentación, fácil asociación de microorganismos para obtener niveles apropiados de sustrato, capacidad de separar la fase líquida y gaseosa por tener altas velocidades. Un grano de lodo es un agregado de microorganismos formado durante el tratamiento de agua residual en un ambiente con un régimen de flujo hidráulico aproximadamente constante. Sin ningún apoyo, las condiciones de flujo creadas son selectivas para un ambiente en la cual solo estos microorganismos viven y se proliferan. Se pueden desarrollar diferentes formas de lodo granular, tales como bastón, filamentosos y "con puntas", esto depende de varios aspectos como son la composición del sustrato y la naturaleza de la puesta en marcha.
IV. Poza de Secado de Lodos. Dado que periódicamente el agua que recibe el RAMLFA – UASB viene aún con partículas pequeñas de desechos, cada cierto tiempo se necesita retirar el lodo en exceso (producto de estos residuos). Para ello, la planta dispone de un ‘Lecho de secado’, el cual es una especia de piscina de 20.5 metros de largo y 11.5 metros de largo, y que está conformado por arena y grava.
Su función en sí es retirar toda la humedad presente en el lodo. Este proceso se realiza mediante un sistema de drenaje por el cual desaguan los líquidos al sistema de desagüe. Pero, principalmente, el secado bajo el sol y la evaporación
son
las
actividades
más
frecuentes
dentro
de
este
lecho. Posteriormente, y considerándose otro punto a favor del proyecto, el lodo seco es utilizado como abono para el sembrado de plantas ornamentales.
ii. Laguna de Oxidación Secundaria. Luego de que el agua residual pasa por el reactor RAMLFA – UASB, ésta es derivada a la fase secundaria, que comprende su traslado hacia las lagunas facultativas, en donde se produce la reacción aerobia del proceso.
La laguna secundaria, quien recibe mediante tres tubos de manera directa el agua del reactor RAMLFA – UASB, es de forma rectangular y tiene un volumen de 7500 m3. Al igual que el reactor anaerobio, también presenta formación de lodo en su fondo, y tiene una profundidad de 1.60 metros. Su función es totalmente inversa al del proceso anaerobio. No solo por sus características, sino también por los elementos que viven dentro de dicho ecosistema. En primer lugar, presenta algas en su interior, lo cual genera el color verde que se puede observar desde lo lejos. Asimismo gracias a la presencia de estas plantas, se produce la fotosíntesis durante las mañanas, con lo cual se elimina el dióxido de carbono presente en el medio ambiente. Otra particularidad de la presencia de las algas es que durante la noche consumen el oxígeno, convirtiendo el Ph (ácido) del agua en neutro. Como parte del proceso, llegan a las lagunas facultativas vectores como zancudos o mosquitos, lo cuales podrían generar una serie de epidemias. Sin embargo, para evitar la proliferación de sus huevos, el CITRAR ha colocado dentro de
estas lagunas a los peces llamados ‘guppys’, los cuales se comen los huevos de estos vectores y evitan las plagas. En esta fase del proyecto, afirma María Anchiraico, brigadista del CITRAR, se produce una remoción al 99.99% de los elementos patógenos presentes en el agua, gracias a los procesos químicos que se dan dentro del ecosistema.
iii. Laguna de Oxidación Terciaria.
No obstante, el fase aerobia continúa en el mismo sentido en la laguna terciaria, que es de forma cuadrada y que tiene la mitad de capacidad que la laguna anterior (3750 m3). En esta laguna de estabilización, se puede observar la presencia de ‘aguas muertas’, las cuales son reconocibles por presentar un color más oscuro. Su función es la misma, pero su presencia es un ‘filtro’ más para la cadena de limpieza.
Otro punto a resaltar de este proyecto es el criadero de tilapias (de la especie Tilapia del Nilo) que han formado en tres estanques (o piscigranjas). Si bien son un alimento comestible, cumplen la función de un indicador biológico sobre el agua tratada en la planta.
3. .Proyectos de Investigación. •
Humedales
El agua residual doméstica captada tiene un pre tratamiento: rejas gruesas, rejas finas y desarenador, tratamiento primario: tanque séptico y luego ingresa al humedal. Este sistema de tratamiento se basa en el Flujo Horizontal del agua residual a través de un filtro de lecho sólido compuesto por capas de grava, aunado a la actividad biológica proporcionada por el desarrollo de microorganismos en la zona de los rizomas de las plantas que son sembradas en la grava de un filtro de lecho sólido compuesto por capas de grava.
•
Análisis del comportamiento del Reactor Donwflow Hanging Sponge (DHS) tipo cubo, para remoción de Siguella, Salmonella, Colifomes termotolerantes y huevos de helmintos en función de la variación de la tasa de recirculación a tres determinadas alturas del filtro.
•
Evaluación de la remoción de DQO en un reactor UASB con variación de PH en el afluente.
4. Anexo. a. Helmintos. El término helminto, que significa gusano, se usa para referirse a especies animales de cuerpo largo o blando que infestan el organismo de otras especies. Los helmintos son unos organismos pluricelulares complejos (no necesariamente microscópicos, como las taenias) que tienen forma alargada y simetría bilateral. Su tamaño es mucho mayor que el de los parásitos protozoarios y habitualmente son macroscópicos, con un tamaño que oscila de menos de 1 mm a l m o más. La superficie externa de algunos helmintos se recubre de una cutícula protectora acelular y que puede ser lisa o bien presentar crestas, espinas o tubérculos. La cubierta protectora de los platelmintos recibe el nombre de «tegumento». Los helmintos poseen con frecuencia unas elaboradas estructuras de fijación (p. ej., ganchos, ventosas, dientes o placas). Por regla general, estas estructuras se localizan en la región anterior y pueden resultar de utilidad para clasificar e identificar a los distintos organismos. Los helmintos poseen unos sistemas excretor y nervioso primitivos. Asimismo, algunos helmintos poseen un tubo digestivo, aunque ninguno de ellos presenta un sistema circulatorio. L os helmintos se dividen en dos tipos: Nematoda y Platyhelminthes. b. Vertedero Sutro. Tipo de vertedero, en el cual, el caudal descargado es directamente proporcional a la altura del vertimiento. Son construidos con una forma especial, para el cual varia proporcionalmente a la altura de lámina liquida (primera potencia de H).
Por eso también se
denominan vertedores de ecuación lineal. Se aplican ventajosamente en algunos casos de control de las condiciones de flujo en canales, particularmente en canales de sección rectangular, en plantas de tratamiento de aguas residuales
c. Ventajas y Desventajas de UASB.
VENTAJAS •
Menor producción de lodos.
•
Menores costos de operación.
•
Convierte el 95% del C en biogas, 5% es transformado en biomasa microbiana.
•
El 90% de la energía es retenida como CH4, del 5 – 7% es almacenada en la Biomasa.
•
No requiere energía.
•
Acepta altas cargas orgánicas.
•
Degrada compuestos policlorados.
•
Requerimiento bajo de nutrientes.
•
Requiere pequeña área superficial.
•
El lodo anaerobio puede ser preservado (inactivo) por muchos meses sin serios deterioros.
•
Una efectiva separación del biogas, desagüe y el lodo.
•
El lodo anaerobio presenta una buena capacidad de sedimentación y principalmente, se desarrolla como un lodo granular.
DESVENTAJAS •
Requiere largos periodos de arranque, si no se cuenta con lodo adaptado.
•
Por ser recientemente establecidos, tienen bajo desarrollo para aplicaciones específicas y existe poca experiencia práctica, sin embargo la situación respecto a esto está cambiando rápidamente.
•
La digestión anaerobia normalmente requiere de un adecuado posttratamiento para la remoción de DBO5 remanente, amonio y compuestos de mal olor.
d. Fosa Séptica-Principio de Operación Una fosa séptica es un artilugio para el tratamiento primario de las aguas residuales domésticas. En ella se realiza la separación y transformación físicoquímica de la materia orgánica contenida en esas aguas. Se trata de una forma sencilla
y
barata
de
tratar
las
aguas
residuales
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 depuradora de aguas residuales. Las fosas septicas tienen el fin de recoger las aguas residuales y hacer un tratamiento con ellas, los elementos sólidos quedan depositados en el fondo de la fosa septica y los elementos líquidos son los que deben ser expulsados mediante un drenaje adecuado en el caso que no haya una conexión a la red directa, la fosa debe tener un punto de ventillación que debemos instalarlo a una altura superior a la del ser humano en caso de hacerlo en un terreno , y en caso de ser en entorno urbano por encima del tejado. FUNCIONAMIENTO: Al entrar las aguas residuales en el equipo, el dispositivo de entrada ralentiza su llegada y evita la agitación y suspensión de los lodos ya decantados y de las materias flotantes (grasas, aceites y espumas) entrando directamente a la zona de separación de efluentes. Los efluentes sufren en un primer momento una decantación formando una capa de lodos en la parte inferior del tanque. Las grasas y demás materiales ligeros (jabones, detergentes, espumas) ascienden por diferencia de densidad a la superficie dando lugar a una capa sobrenadante formada por la acumulación de estas materias flotantes. Tras la decantación, los lodos sufren un proceso de descomposición anaerobia y facultativa de la materia orgánica presente. Como resultado de esta fermentación se produce una licuefacción parcial de los lodos. Las aguas pretratadas en las fases de decantación y digestión anaerobia (tratamiento primario), se hacen pasar a través de un filtro biológico 6, relleno de material filtrante de alto rendimiento. Este material tiene dos funciones principales: Barrera física al paso de los sólidos que no hayan sido separados en el proceso de decantación, con lo que se reduce la MES (materia en suspensión) Sirve de soporte a los microorganismos (debido a su alta superficie específica) encargados de realizar los procesos de digestión aerobia, mediante los cuales se reduce la cantidad de materia orgánica (DBO5)
presente en el agua de salida, asegurando la evacuación de los efluentes depurados para su vertido al medio receptor. Las aguas pretratadas en las fases de decantación y digestión anaerobia (tratamiento primario), se hacen pasar a través de un filtro biológico 6, en el caso de los Epurbloc®, relleno de material filtrante de alto rendimiento. Este material tiene dos funciones principales: Es una barrera física al paso de los sólidos que no hayan sido separados en el proceso de decantación, con lo que se reduce la MES (materia en suspensión). Debido a su alta superficie específica, sirve de soporte a los microorganismos encargados de realizar los procesos de digestión aerobia, mediante los cuales se reduce la cantidad de materia orgánica (DBO5) presente en el agua de salida, asegurando la evacuación de los efluentes depurados para su vertido al medio receptor . El sistema de ventilación elevada se encarga de evacuar los gases de fermentación generados en los procesos aerobios y anaerobios (CO2, CH4, H2S, SO2, etc.) , saliendo del equipo depurador por los orificios de descompresión. Además sirve para ventilar y aportar a la fosa séptica y al filtro biológico el aire fresco necesario para los procesos de digestión anteriormente citados. Aunque los procesos de digestión aerobia y anaerobia van a ir reduciendo continuamente el volumen de la materia sólida acumulada en el fondo del equipo, siempre existe una acumulación neta de fango. Estos lodos acumulados en el fondo del equipo deben ser extraídos de forma periódica para evitar la reducción del rendimiento de depuración del equipo, provocada por la acumulación de espumas y lodos a largo plazo e. Lodos Activados-Principio de Operación. El proceso de los lodos activados para el tratamiento de aguas negras está basado en proporcionar un contacto íntimo entre las aguas negras y lodos biológicamente activos. Los lodos se desarrollan inicialmente por una aireación prolongada bajo condiciones que favorecen el crecimiento de organismos que tienen la habilidad especial de oxidar materia orgánica. Cuando los lodos que contienen estos organismos entran en contacto con las aguas negras, los materiales orgánicos se oxidan, y las partículas en suspensión y los coloides tienden a coagularse y formar un precipitado que se sedimenta con bastante rapidez. Es necesario un control de operación muy elevado para asegurar que se tenga una fuente suficiente de oxígeno, que exista un contacto íntimo y un
mezclado continuo de las aguas negras y de los lodos, y que la relación del volumen de los lodos activados agregados al volumen de aguas negras que están bajo tratamiento se mantenga prácticamente constante. En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirve de alimento para su producción. Es importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos (aereadores superficiales, sopladores, etc) los cuales tiene doble función 1) producir mezcla completa y 2) agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle. La representación esquemática del proceso se muestra en el diagrama mostrado a continuación.
f. Filtros Percoladores.-Principio de Operación. Un filtro percolador es una cama de grava o un medio plástico sobre el cual se rocían las aguas negras pretratadas. En este sistema de filtro percolador, los microorganismos se apegan al medio del lecho y forman una capa biológica sobre éste. A medida que las aguas negras se percolan por el medio, los microorganismos digieren y eliminan los contaminantes del agua. Cada sistema de filtro percolador tiene varios componentes:
✓ Un tanque séptico, que elimina los sólidos que se asientan y flotan de las aguas negras. ✓ Un tanque de dosificación/clarificador. Es un tanque de hormigón o de fibra de vidrio que permite que los materiales biológicos se sedimenten del agua. También tiene una bomba para dosificar el agua por encima del filtro. ✓ Un filtro percolador. Es un tanque con algún tipo medio, ya sea de grava o de material plástico. Las aguas negras se distribuyen sobre el medio y fluyen hacia abajo a través de la superficie del medio en una capa fina. Luego, sale por abajo del tanque y fluye hacia el tanque de dosificación/clarificador. ✓ Un sistema de aplicación al suelo. Distribuye el agua tratada por debajo de la superficie del suelo. Las aguas negras que se dosifican a un filtro percolador deben recibir pretratamiento, tal como el que se da en un tanque séptico. Los sólidos y las grasas deben eliminarse antes de rociar las aguas negras sobre el filtro percolador. Si no se sacan estos materiales, pueden cubrir la capa fina de microorganismos que crecen en el medio y matarlos. Un filtro percolador puede reducir: La demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), que es la medición de la cantidad del oxígeno disuelto que necesitan los microorganismos para descomponer la materia orgánica. El nivel alto de DBO5 por lo general indica agua de mala calidad; un nivel bajo de DBO5 normalmente indica agua de buena calidad. El sacar los sólidos disueltos de las aguas negras permite bajar el nivel de DB05 ✓ Los patógenos, u organismos que causan enfermedades. ✓ Los coliformes fecales, o bacteria de los desechos humanos o animales. Los microorganismos sacan los nutrientes y materiales disueltos de las aguas negras, almacenándolos como alimento. Esta es transportada con el agua de regreso hacia el tanque de dosificación/clarificador. Allí se acumula en el fondo, formando una capa de lodo. En algunos sistemas, una bomba de lodo manda este material una bomba de lodo manda este
g. Wetlands-Principio de Operación.
Sistema de Tratamiento Biológico que imita el funcionamiento de los humedales naturales usando la capacidad de estos para remover materia orgánica. Es una tecnología de aplicación in-situ de bajos costos de operación y mantención. Se diseña para que funcione por diferencia de niveles y gravedad para ahorro de energía. No requiere insumos químicos, lo que la convierte en una tecnología de tipo pasivo. La tecnología de humedales artificiales aprovecha la capacidad de depuración de los denominados sistemas de Humedales Naturales y de los sistemas microbiológicos de tratamiento. Utiliza especies vegetales y microorganismos para su funcionamiento y no requiere de la adición de reactivos. Su eficiencia y calidad es exponencial en el tiempo, esto significa que una vez establecidos los microorganismos y las especies vegetales en terreno y adaptados al medio, serán capaces de crecer y desarrollarse por sí solas para degradar los componentes orgánicos presentes de manera eficiente. Este tipo de sistema de tratamiento permite generar aguas tratadas que cumplan con la normativa nacional para descarga.
5. Referencias •
http://es.slideshare.net/citraruni/triptico-citrar-uni-castellano-12163187
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