2

AGUAS RESIDUALES Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

2.1 ANTECEDENTES

La generación de aguas residuales se remonta a tiempos antiguos, pero es hasta finales de la

edad media que en Europa comienzan a emplearse algunos sistemas de depuración de desechos

sólidos contenidos en las aguas residuales. De estos desechos, los de carácter orgánico se

utilizaban entonces como fertilizantes para granjas o simplemente eran arrojadas a cursos de agua

cercanos o tierras sin utilizar [Duarte y Díaz, 2001].

Debido a la creciente preocupación por estos desechos y sus efectos en el medio ambiente, surge

en las cercanías del siglo XX la necesidad de estudiar métodos para tratar las aguas residuales y

es en Estados Unidos y Europa en donde se concretan dichos estudios, resultando de estos el

nacimiento de la primera planta de tratamiento de aguas residuales del tipo de lodos activados,

construida en San Marcos, Texas en 1916 [Duarte y Díaz, 2001].

En los siguientes 25 años, la tendencia se inclinaba no sólo a la degradación biológica como tal,

sino también al monitoreo de parámetros como la cantidad de oxígeno disuelto en el vertido y sus

condiciones físicas como olor, color e incluso sabor; es entonces cuando el control de parámetros

como los sólidos suspendidos y la demanda química de oxígeno comienzan a tomar importancia

[Duarte y Díaz, 2001].

En la década de 1950, comienzan a darse diversidad de regulaciones y normativas ambientales

por parte de los gobiernos de algunas naciones, convirtiendo el tratamiento de las aguas residuales

no en un privilegio, sino en un deber. Posteriormente hasta la actualidad, las leyes federales han

ido sufriendo cambios con el objetivo de garantizar un mejor tratamiento de dichos vertidos; de

igual forma, los procesos de tratamiento han tenido que ir siendo modificados y mejorados tanto

para aumentar la eficiencia en el proceso como para su viabilidad y factibilidad económica [Duarte

y Díaz, 2001].

En El Salvador entre los años 1971 y 1972, la Administración Salvadoreña de Acueductos y

Alcantarillados (ANDA) realizó un análisis de calidad de aguas, esto con el fin de determinar

fuentes potenciales de abastecimiento de agua para poblaciones demandantes en El Salvador; los

resultados obtenidos en ese entonces mostraron una urgente necesidad de atender los problemas

de contaminación en el los ríos Acelhuate, Suquiapa, Sucio, Lempa y Grande de San Miguel,

causados en gran medida por los proyectos de urbanización de la época, que generaron un

3

incremento en la producción de aguas residuales y que eran vertidas en los mencionados cuerpos

receptores [Duarte y Díaz, 2001].

Entre 1976 y 1978, el servicio hidrológico de la Dirección General de Recursos Naturales

Renovables, generó información sobre la calidad fisicoquímica y bacteriológica de las aguas de los

principales cuerpos de agua del país (Ríos Acelhuate, Lempa y otros.) a partir de lo cual surge la

primera norma para la clasificación del agua, como indicativo de la factibilidad de uso del cuerpo

de agua y sale a la luz la necesidad de implementar sistemas de tratamiento de los vertidos

contaminados [Duarte y Díaz, 2001].

En 1980 se establece el programa de monitoreo hidrobiológico para el estudio sistemático de la

calidad de las aguas superficiales, el cual se llevo a cabo en veintitrés estaciones situadas en ríos

en el interior de El Salvador, mostrando que solamente tres de las estaciones monitoreadas eran

de buena calidad; el resto se había visto ya afectado por las actividades domésticas e industriales

cotidianas. Dos años después, el Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de Recursos

Hídricos (PLAMDARH) publicó los resultados en base a los análisis realizados, concluyendo que la

evacuación de los vertidos municipales e industriales sobre los cuerpos receptores estudiados eran

los principales causantes de la contaminación de los mismos [Duarte y Díaz, 2001] .

Desde el inicio de la década 1980 se formuló una propuesta para resolver el problema de la

contaminación del Río Acelhuate, el más contaminado para entonces, pero debido a la elevada

inversión necesaria para la ejecución del proyecto, este fue abandonado En la década de 1990, se

estableció el Plan Nacional de Saneamiento, cuyo objetivo era que la mayor parte de la población

contara con un mínimo servicio de saneamiento [Duarte y Díaz, 2001].

Es entonces a raíz de los datos publicados, que comienza a darse mayor empuje hacia el área del

tratamiento de aguas residuales, con el objetivo de concretar una disminución en los

contaminantes de los vertidos generados por la municipalidad y la industria [Duarte y Díaz, 2001].

Finalmente, es en la década de 2000 cuando el Ministerio de Medio Ambiente y Recursos

Naturales promueve la implementación de programas de adecuación ambiental para las empresas

existentes y evaluaciones de impacto ambiental para aquellas que iniciaran operaciones, con el

objetivo de controlar entre otras cosas los efluentes líquidos expulsados por estas [Duarte y Díaz,

2001].

4

2. 2 AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales son las resultantes de cualquier uso, proceso u operaciones de tipo

agropecuario, doméstico e industrial, sin que formen parte de productos finales. (CONACYT,

2009). Sus características las vuelven inútiles para su uso en los procesos de los que provienen y

en otros de diferente índole [Crites & Tchobanoglous, 2000].

Las aguas residuales pueden clasificarse según su procedencia [Crites & Tchobanoglous, 2000] o

de acuerdo a sus características propias [CONACYT, 2009], tal como se muestra en la figura 2.1.

Clasificación de las

Aguas Residuales

Según su

procedencia

Según sus

características

propias

Municipales Industriales Ordinarias Especiales

Figura 2.1 Clasificación de las aguas residuales

2.2.1 Clasificación de las aguas residuales

a) Según su procedencia:

Aguas municipales: están compuestas en su mayoría por los efluentes provenientes del uso

doméstico, los efluentes industriales, infiltración natural de aguas lluvias y las infiltraciones

dadas en el sistema de desagüe. A su vez se consideran aguas residuales de uso doméstico a

todas aquellas provenientes de zonas residenciales, zonas comerciales y propiedades

institucionales como oficinas privadas y de gobierno [Crites & Tchobanoglous, 2000].

Aguas industriales: Son aquellas provenientes de procesos industriales productivos, es decir,

las aguas de desecho de los procesos en las fábricas de diferente índole, tanto alimenticias,

como de plásticos, curtiembres, entre otras. [Crites & Tchobanoglous, 2000].

b) Según sus características propias:

Aguas Residuales de tipo ordinario: Agua residual generada por las actividades domésticas

de los seres humanos, tales como uso de servicios sanitarios, lavatorios, fregaderos, lavado de

ropa y otras similares (CONACYT, 2009).

5

Aguas residuales de tipo especial: agua residual generada por actividades agroindustriales,

industriales, hospitalarias y todas aquellas que no se consideran de tipo ordinario (CONACYT,

2009).

2.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales presentan diversas características físicas, químicas y biológicas; las

variaciones en dichas características es lo que las hace diferentes entre sí.

Entre las características físicas tradicionalmente analizadas en las aguas residuales se tienen los

sólidos presentes (ya sean suspendidos, disueltos y/o sedimentables), turbidez, temperatura, color

y olor. Las características químicas más importantes son pH, nitrógeno total, fósforo total, grasas y

aceites (FOG), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) y demanda química de oxígeno (DQO).

Las características biológicas representan las cargas microbiológicas presentes en las aguas

residuales y su importancia se debe a la contaminación que pueden causar las bacterias

patógenas cuando pasan al suelo o se infiltran en los mantos acuíferos [Crites & Tchobanoglous,

2000].

2.3 MECANISMOS DE DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

La depuración de las aguas residuales crudas se puede llevar a cabo mediante mecanismos

biológicos o químicos. En esta sección se presentan los mecanismos más comunes, donde se

describe etapa por etapa la transformación que se realiza y los derivados que se obtienen. En

cuanto a estos últimos, se presentan las actividades en las que pueden ser utilizados.

2.3.1 Mecanismos biológicos de depuración

Todos los procesos biológicos que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales se basan en

procesos y fenómenos que ocurren en la naturaleza. El tratamiento biológico consiste en el control

del medio ambiente de los microorganismos de modo que tengan condiciones de crecimiento

óptimas (Nodal, 2001).Los mecanismos biológicos más utilizados para la depuración de aguas

residuales se describen a continuación:

6

a) Proceso de Degradación Aerobia

En los procesos de degradación aerobia, es decir en presencia de oxígeno, las bacterias

heterótrofas oxidan la materia orgánica coloidal disuelta para transformarla en dióxido de carbono

(CO2) y agua. (H2O), tal como se muestra en la figura 2.2.

Figura 2.2 Diagrama de red del mecanismo de degradación aerobia [Ramalho R. , 1996]

Durante la digestión aerobia el sustrato se consume de dos formas (Ramalho R. , 1996):

Metabolismo Celular: Parte del sustrato, después de haber sido consumido como alimento por

los microorganismos, se utiliza para sintetizar nuevas células de los mismos, lo que conduce a

un aumento de la biomasa; para llevar a cabo este proceso se necesita la presencia de

nitrógeno. Lo anterior se conoce como fase de Síntesis Celular y puede representarse mediante

la reacción siguiente (Giraldo, 2007):

Materia Orgánica nitrogenada + Energía Nuevas Células + Amoníaco

Metabolismo Energético: el sustrato restante se oxida y se obtienen como productos finales

CO2 y H2O. Este proceso de oxidación es esencial para la producción de energía de

mantenimiento, utilizada por las células para continuar sus funciones vitales, tales como la

síntesis de nuevas células y movilidad. Debido a que se consume continuamente la materia

7

orgánica para sustentar el metabolismo celular y el metabolismo energético, la concentración de

la misma irá disminuyendo. Una vez que se haya consumido la materia orgánica, los

microorganismos entran en la fase de Respiración Endógena. Bajo estas condiciones, se oxida

materia celular compuesta por una fracción de bacterias que debido a la falta de alimento

mueren y se convierten en alimento para satisfacer las necesidades energéticas y de

mantenimiento de las bacterias sobrevivientes. En consecuencia, la cantidad de biomasa se

reducirá. La reacción que representa este proceso es la que sigue (Giraldo, 2007):

Respiración:

(ec. 2.1)

Respiración Endógena:

(ec. 2.2)

b) Proceso de Degradación Anaerobia

En el proceso de degradación anaerobia, la materia orgánica se descompone por la acción de los

microorganismos en ausencia de oxígeno y se producen metano (CH4) y CO2 como productos

finales.

Luego de la descomposición en diferentes etapas como la Hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y

finalmente la metanogénesis .En este proceso compuesto, diversos grupos de bacterias

facultativas y anaerobias estrictas utilizan como sustrato en forma secuencial, los productos

generados en cada una de las etapas descritas; en la Figura 2.3 se muestra un esquema con las

distintas etapas y sus respectivos productos [Rodríguez, s.f.].

El proceso se inicia cuando los compuestos de alto peso molecular, como polisacáridos, proteínas

y lípidos, se descomponen por la acción de enzimas extracelulares producidas por las bacterias

hidrolíticas. Los productos que se obtienen de esta descomposición son moléculas de bajo peso

molecular como los azúcares, los aminoácidos, los ácidos grasos y los alcoholes; que

seguidamente son fermentados a ácidos grasos con bajo número de carbonos como los ácidos

acético, fórmico, propiónico, butírico y compuestos reducidos como el etanol, además de hidrógeno

(H2) y CO2 [Rodríguez, s.f.].

Los productos obtenidos a partir de la fermentación descrita anteriormente son convertidos a

acetato, H2 y CO2 por la acción de las bacterias fermentativas. Finalmente, las bacterias

metanogénicas convierten el acetato a CH4 y CO2, o reducen el CO2 a CH4. [Rodríguez, s.f.].

8

Figura 2.3 Diagrama de red de las etapas de la Digestión anaerobia [Fernandez-Alba et.al, s/f).

Las principales reacciones que se llevan a cabo durante el proceso de la digestión anaerobia se

presentan en el anexo YY tabla la tabla YY.1.

Luego de lo descrito anteriormente se observa que la digestión anaeróbica presenta diferentes

subproductos, de los cuales puede utilizarse uno de ellos como materia prima de otros procesos,

siendo este el metano (biogás) generado.

Dependiendo de las condiciones de operación de los sistemas, estas etapas se llevaran a cabo

con diferentes rendimientos, pero esencialmente en todo proceso anaeróbico se obtienen como

productos de salida parte de los productos de cada etapa mencionada anteriormente.

A manera de sintetizacion, en la figura 2.4 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se

pueden visualizar de manera esquematizada, como se lleva a cabo la depuración de las aguas

residuales etapa por etapa, y los diferentes productos que se obtienen, principalmente los procesos

ya antes mencionados de degradación aeróbica y anaeróbica, se incluyen la nitrificación y

desnitrificacion como complemento, pero no se presenta mayor detalle de estos procedimientos

9

2.3.2 Mecanismos químicos de depuración

Son los procesos empleados para remover contaminantes por medio de reacciones químicas y se

muestran a continuación:

Precipitación Química: Consiste en obtener los contaminantes del agua residual como un

precipitado por medio de la adición de productos químicos, con lo que puede eliminarse del 80 al

90% de la materia total suspendida, del 50 al 55% de la materia orgánica y del 80 al 90% de las

bacterias. En el Anexo YY, tabla YY.1se muestran las reacciones químicas más comunes que se

llevan a cabo para obtener una sustancia insoluble en los productos y así poder remover los

contaminantes del agua residual.

Una vez se ha realizado la precipitación, es necesario remover calcio, hierro y aluminio, ya que

estos elementos provocan situaciones como las siguientes:

Calcio: genera la dureza del agua y se deposita y acumula en tuberías provocando la

obstrucción de estos conductos.

Hierro: afecta las propiedades organolépticas del agua (color, olor y sabor).

Aluminio: Se ha relacionado a su ingesta, la enfermedad de Alzheimer.

a) Cloración

Es una reacción de oxidación que tiene como uno de sus principales objetivos la descomposición

de materia biológica, por tanto, una aplicación muy importante es la desinfección. También puede

utilizarse para la remoción de compuestos inorgánicos y orgánicos. El cloro rompe las uniones

químicas moleculares de bacterias y virus para eliminarlos y por eso mismo, la principal aplicación

de la cloración, es la desinfección [Benavides, 1987].

b) Ozonización

Éste es un mecanismo de oxidación del ozono. Las principales característica del ozono son: 1) es

muy inestable, y por tanto debe ser generado in situ en el proceso de ozonización; 2) es altamente

oxidante, y por tanto se aprovecha esta cualidad principalmente para la eliminación de materia

orgánica en las aguas residuales [Universidad de Cádiz, s/f].

MECANISMO DE

DEPURACIÓN

BIOLÓGICOS

MATERIA

ORGÁNICA

DEGRADACIÓN

AEROBICA

RESPÌRACIÓN

RESPÌRACIÓN

ENDOGENA

DEGRADACIÓN

ANAEROBIA

ELIMINACIÓN DE

NITRÓGENO

HIDRÓLISIS

NITRÓGENO

AMONÍACO

DIÓXIDO DE

CARBONO Y

AGUA

RESPÌRACIÓN

COMPUESTO

ORGÁNICOS

SIMPLES

ACIDOGÉNESIS

NITRIFICACIÓNNITRATOS Y

AGUADESNITRIFICACIÓN

ELIMINACIÓN DE

FÓSFORO

FASE

ANAEROBIA

ÁCIDO ACÉTICO,

HIDRÓGENO Y

AGUA

NITRÓGENO Y

AGUA

ÁCIDO ACÉTICO

Y

POLIFOSFATOS

ÁCIDOS GRASOS

VOLÁTILES

FASE AEROBIA

DIÓXIDO DE CARBONO

METAFOSDATO DE

HIDRÓGENO Y AGUA

ACETOGÉNESIS

METANOGÉNESIS

DISTRIBUCIÓN

DE CARBONO Y

METANO

Figura 2.4 Diagrama de red integrado de los mecanismos de depuración biológicos [Elaboración propia, 2010]

11

c) Intercambio iónico

El intercambio iónico es un proceso en el que los iones que se mantienen unidos a grupos

funcionales sobre la superficie de un sólido por fuerzas electrostáticas, se intercambian por iones

de una especie diferente (no contaminante) en disolución [Ramalho, 1996]

El proceso se realiza mediante resinas de intercambio ya sea aniónico o catiónico; la operación en

este proceso se explica en el apartado a continuación [Ramalho, 1996]:

Intercambiadores catiónicos: Se trata del uso de resinas que separan los cationes del agua

residual por iones de sodio o iones hidrógeno, como se muestran en las reacciones mostradas

a continuación:

Ciclo del sodio Na2R + M2+

↔ MR + 2Na+

Donde R indica resina y M2+

al catión de

cobre, cinc, níquel, calcio o magnesio.

Ciclo del hidrógeno

H2R + M2+

↔ MR + 2H+

Intercambiadores aniónicos: funcionan igual que el intercambio catiónico pero remueven

aniones en lugar de cationes, como por ejemplo: sulfatos, cromatos, etc.; estos se sustituyen

por un anión OH-. La reacción general es la que sigue:

R(OH)2 + A2-

↔ RA + 2OH- Donde A

2- representa el anión contaminante

En resumen, los mecanismos de reacción químicos están enfocados a la remoción de

contaminantes de tipo orgánico e inorgánico mediante la adición de reactivos inorgánicos; a

diferencia de los mecanismos biológicos, cuyo agente de degradación de compuestos son

microorganismos vivos. La figura 2.5 muestra los posibles tipos de reacciones químicas y los

productos a obtener según el tipo de reacción.

En la figura en cuestión, primero se clasifican las reacciones según el tipo de contaminante a

remover (orgánico o inorgánico), en cuanto a los contaminantes básicos pueden ser bases como el

Ca(OH)2 o bien sales de ácido débil y base fuerte como es el caso de los carbonatos

(principalmente de calcio).

12

MECANISMO DE DEPURACIÓN

QUÍMICO

ORGÁNICOS

COMPUESTO

ORGANOCLORANO

SATURADO

INORGÁNICOS

OZONO GENERADO IN

SITU COMPUESTO

ORGÁNICO

CLORO + COMPUESTO

ORGÁNICO

COMPUESTO SATURADO

SENCILLO+ OXÍGENO

MOLECULAR+ IONES

HIDRÓXIDO+ RADICALES

SENCILLOS INACTIVOS

CONTAMINANTES

MÉTALICOS, NITRITOS,

SULFUROS Y CIANUROS

OXIDACIÓN

CLORACIÓN

OZONACIÓN

OXIDACIÓN

PRECIPITACIÓN

CLORACIÓNOZONACIÓN

HIRÓXIDOS, ÓXIDOS,

SULFATOS, NITRÓGENO

MOLECULAR, OXÍGENO

MOLECULAR

CONTAMINANTES

METÁLICOS Y

AMONÍACALES

METAL OXIDADO

PRECIPITADO Y

CLORURO DE

NITRÓGENO

CONTAMINANTE ÁCIDO +

REACTIVO BÁSICO

CONTAMINANTE BÁSICO +

REACTIVO ÁCIDO

SAL INSOLUBLE

PRECIPITADA

SAL INSOLUBLE

PRECIPITADA

TIPO DE

CONTAMINANTEREACCIÓN

TIPO DE

MECANISMOPRODUCTOS

Figura 2.5 Diagrama de red integrado de los mecanismos de depuración químicos

13

2.4 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de las aguas residuales consiste en la reducción de los parámetros contaminantes

que adquiere luego de haber pasado por un proceso productivo en específico. En esta sección se

describe todo lo relacionado al proceso de depuración, por lo que en primer lugar se da una

definición de tratamiento, seguidamente se describen los procesos que se pueden seguir hasta

obtener el agua residual tratada y por último, los diferentes usos que se le pueden dar a la misma.

2.4.1 Definición de tratamiento

Desde la ingeniería ambiental, el término tratamiento puede definirse como el conjunto de

operaciones unitarias físicas, químicas y/o biológicas, cuyo objetivo es la eliminación o reducción

de las características no deseadas en las aguas, no importando la procedencia de las mismas

(industriales, fuentes naturales, desechos residenciales, entre otros), de tal manera que dichas

características no deseables dependerán del uso para el que el agua este destinado, los procesos

y condiciones de operación en el tratamiento dependerán de las características esperadas [Crites &

Tchobanoglous, 2000].

2.4.2 Proceso de tratamiento de aguas residuales

Un proceso de tratamiento de aguas residuales cuenta con varias etapas que tienen como fin

remover cierto tipo de contaminantes, de forma tal, que al unir varias de estas etapas, se obtenga

un agua con la calidad necesaria para cumplir con una función de interés (para beber, para riegos,

para uso industrial, verter en un cuerpo receptor, entre otros). La clasificación de las etapas, los

contaminantes removidos en cada una de dichas etapas y el orden en que estas se llevan a cabo

se ilustran en la 0 2.6.

AGUA RESIDUAL

PRETRATAMIENTO

(ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS DE

GRAN TAMAÑO)

TRATAMIENTO PRIMARIO

(ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS

SEDIMENTALES Y GRASAS)

TRATAMIENTO SECUNDARIO

(DESCOMPOSICIÓN DE

MATERIA ORGÁNICA

COLOIDAL Y DISUELTA)

TRATAMIENTO TERCIARIO

(AUMENTA LA CALIDAD DE

LIMPIEZA DE AGUA)

Figura 2.6 Clasificación de las etapas del tratamiento de aguas residuales

14

El pre-tratamiento y el tratamiento primario, en algunas ocasiones la literatura la agrupa en una

sola etapa como “tratamiento preliminar”; esta, es necesaria hacerla en todos los casos sin

importar el uso final que se le dé al agua tratada, ya que elimina aquellos desechos que pueden

causar problemas de transporte del agua por las tuberías o pueden dañar el equipo de los

procesos posteriores a este. El proceso siguiente es el tratamiento secundario, que es un proceso

biológico que según la existencia o no de un suministro de oxígeno puede ser aerobio o anaerobio;

finalmente, se puede llevar a cabo o no, un proceso terciario, llamado también “tratamiento

avanzado”, que elimina de forma muy selectiva algunos contaminantes de interés y que eleva la

pureza del agua tratada.

En la figura 2.7 se muestra un esquema de los tipos de procesos que se realizan en cada etapa del

tratamiento de aguas residuales:

Figura 2.7 Tipos de tratamiento de cada etapa del proceso de tratamiento de aguas residuales.

Los tratamientos físicos son principalmente la sedimentación, desbaste, tamizado en todas sus

variedades (finos, gruesos, de forma rotatoria, etc.) y la flotación (utilizada para la remoción de

grasas y aceites principalmente) [Lothar, s/f].

Los tratamientos biológicos se encargan de eliminar la materia orgánica disuelta en el agua

residual; Este proceso trata a groso modo de la descomposición de la materia orgánica por medio

de lodos activados (que no son más que bacterias que digieren los compuestos orgánicos)

llevando las estructuras más complejas a amoníaco (NH3) (el cual es removido también en un

proceso de nitrificación/desnitrificación en los mismos tratamientos biológicos), CO2, CH4 (el cual

puede ser utilizado como fuente energética) y H2O [Ramalho, 1996].

Finalmente, el tratamiento terciario, para elevar la pureza del agua, elimina cualquier

microorganismo que haya subsistido o no haya sido separado del agua, metales, sales o

Tipo de tratamiento y ejemplos

Etapas

Tratamiento de aguas residuales

Pre-tratamiento

Físico: desbaste

Tratamiento primario

Físico: sedimentación, flotación

Tratamiento secundario

Biológico aerobio facultativo o anaerobio:

lagunas de lodos activados, biodiscos.

Tratamiento terciario

Químico: cloración, ozonación,

neutralización

15

elementos que sean de interés, utilizando mecanismos químicos tales como la oxidación por

cloración u ozonización, neutralización, etc. [Ramalho, 1996].

16

En la figura 2.8 se muestra un ejemplo de tratamiento completo de aguas residuales, es decir, tratamiento preliminar, secundario y terciario en conjunto.

A-1

X-110

Separador

de rejas

A-2

H-201

Tanque

sedimentador

A-3

L-201

Bomba

R-310

Reactor

Biológico

A-4

H-301

Tanque

sedimentador

L-301

Bomba

A-5

Agua

residual

Cloro

Sóilidos

Efluente

M-201

Tanque

homogenizador

R-210

Tanque de

lodos activos

P-17

Lodo de

desecho

Lodo de

desecho

Figura 2.8 Ejemplo de un tratamiento completo de aguas residuales

17

18

elementos que sean de interés, utilizando mecanismos químicos tales como la oxidación por

cloración u ozonización, neutralización, etc. [Ramalho, 1996].

Las corrientes (simbolizadas con rombos) mostradas en la Figura 2.8, son detalladas y descritas en

la tabla 2.1 mostrada a continuación:

Tabla 2.1 Corrientes del diagrama representativo de una PTAR

Corriente Descripción

A-1 Agua residual sin sólidos suspendidos de gran tamaño

A-2 Sobrenadante del reactor mezclado de lodos activos R-210, más A-3

A-3 Lodos recirculados del tanque sedimentador H-201

A-4 Sobrenadante del tanque sedimentador H-201

A-5 Lodos purgados del tanque sedimentador H-301

En el proceso mostrado, se cuenta con varias operaciones que cumplen una función en específico,

estas se detallan en la 2

Tabla 2.2 Funcionamiento del proceso de tratamiento de lodos

Equipo Operación Función

Rejas Desbaste Separa los sólidos de gran tamaño, tales como

palos, bolsas, ropa, etc.

Tanque

homogenizador Homogenización

Homogeniza el agua residual por medio de un

mezclador.

Tanque de lodos

activos Digestión

Descompone por medio de microorganismos

aerobios la materia orgánica disuelta y parte de la

que se encuentra suspendida.

Reactor biológico Digestión

Descompone la materia orgánica que no haya sido

descompuesta en la digestión anterior, con la

ventaja que se tiene tratamiento aerobio, anaerobio

y facultativo en una sola operación.

Tanque

sedimentador Sedimentación

Remoción de sólidos sedimentables, puede

encontrarse antes de tratamiento secundario.

Suministro de cloro Cloración Elimina por oxidación todos los microorganismos y

la materia orgánica que queden.

19

Las condiciones de operación de cada equipo, así como también las corrientes de entrada y salida

se muestran en la tabla 2.3.

Tabla 2.3 Condiciones de operación de cada equipo

Equipo Corriente de entrada Corriente de

salida

X-110

Separador de

rejas

Agua residual

Agua residual sin

sólidos de gran

tamaño

M-201

Tanque

homogenizador

Agua residual desbastada Agua residual

homogenizada

R-210

Tanque de

Lodos Activos

Agua residual homogénea

con materia orgánica

disuelta y suspendida

Agua residual y

lodos

H-201

Tanque

sedimentador

Agua con sólidos

suspendidos

Agua clarificada y

lodos

sedimentados

R-310

Biodiscos

Agua clarificada sin sólidos

suspendidos, ni grasas ni

tóxicos con una DBO5 de

0.03 a 0.15Kg DBO5/m2d

Agua sin materia

orgánica con 50 a

55% de la DBO5

decantada

H-301

Tanque

sedimentador

Agua con sólidos no

sedimentables Agua clarificada

2.4.3 Tratamiento de lodos generados por las plantas de tratamiento

Las operaciones unitarias de una PTAR son el pre-tratamiento y los tratamientos primario,

secundario y terciario. Todas estas etapas producen desechos; el pre-tratamiento produce arenas,

basura y grasas, mientras que los desechos que salen de los tratamientos posteriores son

desechos líquidos, gelatinosos y de naturaleza biológica; éstos últimos son conocidos como lodos

o fangos. Las operaciones unitarias que componen el tratamiento de lodos se enlistan a

continuación [Perry, 1997].

20

Métodos de secado: Los lodos producidos en las PTAR necesitan tener condiciones de

concentración de sólidos específica para que puedan tratarse óptimamente en las demás

operaciones de tratamiento de lodos; es por eso que los métodos de secado se pueden ocupar

en cualquier punto del tratamiento de lodos para dar esas condiciones deseadas. Las

operaciones que pueden cumplir este objetivo son:

Centrifugación.

Espesamiento por gravedad.

Filtración al vacío.

Métodos de estabilización: Los lodos salientes de los tratamientos tienen que tener

condiciones de estabilidad química específicas para evitar que se descompongan o provoquen

malos olores. Las operaciones que pueden cumplir este objetivo son:

Digestión anaerobia.

Digestión aerobia.

Estabilización química.

Métodos de disposición final: Una vez los lodos estén estabilizados necesitan depositarse en

un lugar adecuado. Las alternativas de disposición son:

Incineración.

Uso como abono orgánico.

Rellenos Sanitarios.