UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN
TEMA DE INFORME DE VISITA TÉCNICA N°2 CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y RESIDUOS PELIGROSOSCITRAR UNI Alumno: Muñoz Atauje, Manuel Alejandro Curso/ Código: Procesos Industriales I / TP 223V Profesora: Ing. Petra Rondinel Pineda
Ciclo: 2017-I Fecha de entrega:
21 de Abril del 2017 1. Antecedentes del Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos En el año 1996, nace la planta piloto de tratamiento de aguas residuales de la Universidad Nacional de Ingeniería UNITRAR, que tenía como objetivo 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 esta 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 convirtió en el Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos 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 a. Diagrama de Flujo
Captación
Cámara de Medidor de Desarenado Rejas caudal
Reactor UASB
Lagunas de Estabilizació Distribución n
Lechos de secado
b. Unidades de Pre-Tratamiento. Descripción Cámara de rejas Se cuenta con dos tipos de rejas, una de 25 mm de separación entre rejillas, 5 mm de grosor y un ángulo de inclinación de 30°; y otra de 15 mm de separación, 5mm de grosor con un ángulo de 53°. Sirven para retener los materiales sólidos grandes que traen estas aguas residuales ya sean bolsas de plástico, resto de vegetales, etc.
Desarenador Permite remover las arenas que traen usualmente las aguas residuales. Es de flujo horizontal y de sección rectangular. Se dispone de dos unidades de funcionamiento alterno del agua. También, si una está en mantenimiento entonces se usa la otra. Además, utiliza Tecnopor para retener aceites y grasas momentáneamente.
c. Reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) o RAFA (Reactor anaerobio de flujo ascendente. i.
Principio de Operación (Fases/Reacciones Químicas) 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 post-tratamiento puede referirse a sistemas convencionales aerobios como lagunas de estabilización, plantas de fangos activos y otros. ii.
Consideraciones de Diseño UASB.
iii.
Dimensiones del Reactor Sistema de distribución del afluente Canal procedente del desarenador Distribución dentro del Reactor UASB Separador Gas-Líquido-Sólido Sistema de Recolección del efluente
Parámetros de operación- UASB 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. 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. 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. VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN 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. iv.
Poza de Secado de Lodos. Su función 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.
d. Lagunas de Oxidación. i. Objetivo El objetivo de estas lagunas son sedimentar, digestión de lodos, estabilización anaerobia de la materia orgánica con consumo de CO2; fotosíntesis con formación de algas, producción de O2 y consumo de CO2 y remover los parásitos y bacterias de las aguas tratadas. ii. Parámetros de operación. 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. Se presentan, procesos físicos de remoción de materia suspendida (sedimentación). Se efectúan cambios químicos en la calidad del agua, que entre otros aspectos, mantiene las condiciones adecuadas para que los organismos puedan realizar la estabilización, transformación, y remoción de contaminantes orgánicos biodegradables. Se establecen cadenas tróficas y redes de competencia que permiten la eliminación de gran cantidad de microorganismos patógenos que se encuentran presentes en las aguas, residuales.
e. Calidad del agua producida. El agua tratada se utiliza para el riego de los jardines de la UNI y además, también la utilizan los municipios de Lima Norte, es decir, distritos vecinos. No es apta para consumo humano, así que no es de una calidad de 100%. 3. Anexo. a. Helmintos Los helmintos son un grupo de gusanos que la única característica que comparten, aparte de ser gusanos y ser invertebrados, es que son parásitos del hombre. A pesar de esto, podemos generalizar que los adultos son macroscópicos, alargados y presentan simetría
bilateral, no poseen extremidades y afectan a miles de millones de humanos. El tamaño de estos parásitos puede oscilar entre milímetros y metros, dependiendo de la especie. b. 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. Requerimiento bajo de nutrientes. 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
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 post-tratamiento para la remoción de DBO5 remanente, amonio y compuestos de mal olor y esto aqueja a la población aledaña. c. Macrofitas Constituyen formas macroscópicas de vegetación acuática. Comprenden las macroalgas, las pteridofitas (musgos, helechos) adaptadas a la vida acuática y las angiospermas. Presentan adaptaciones a este tipo de vida tales como: cutícula fina, estomas no funcionales, estructuras poco lignificadas. d. Proceso de Fitorremediación La fitorremediación es la descontaminación de los suelos, la depuración de las aguas residuales o la limpieza del aire interior, usando plantas vasculares, algas (ficorremediación) u hongos (micorremediación), y por extensión ecosistemas que contienen
estas plantas. Así pues, se trata de eliminar o controlar las diversas contaminaciones. La degradación de compuestos dañinos se acelera mediante la actividad de algunos microorganismos. e. Proceso de Filtros Percoladores Los filtros percoladores son unidades de tratamiento biológico que dentro del sistema global de tratamiento de aguas residuales tienen la labor de remover la materia orgánica mediante la metabolización de esta a cargo de una población bacteriana adherida a un medio filtrante, traduciéndose esto en un efluente con una menor concentración de DBO5 (demanda bioquímica de oxigeno). Donde este efluente continuara la cadena de tratamiento hasta cumplir con las especificaciones técnicas.
4. Referencias Tríptico de CITRAR-UNI http://www.dinamicaambiental.com.ar/contenidos/cont_m2.1.2.3_laguoxi. htm https://es.slideshare.net/rociodelpilarcv3/guia-de-mantenimiento-yoperacion-laguna-de-oxidacion https://es.slideshare.net/rociodelpilarcv3/guia-de-mantenimiento-yoperacion-laguna-de-oxidacion http://cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/1339/1/amancio_cd.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/UASB http://www.tratamientodelagua.com.mx/lagunas-de-oxidacion-que-son/
