Embed Size (px)
Citation preview
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.
