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Tratamiento de Aguas Residuales

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Agenda

Características del agua residual

Tratamiento de Aguas Residuales

• Diagrama General de una PTAR

• Tratamiento Primario

• Tratamiento Secundario

o Anaeróbico

o Aeróbico

o Manejo de lodos

• Tratamiento Terciario

Experiencia en reutilización de Agua Residual

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Sólidos totales: Término que engloba la materia en suspensión, sedimentable, coloidal y

disuelta.

pH: La concentración del ión hidrógeno es uno de los parámetros mas importantes del

agua residual, ya que de el depende la adecuada proliferación y desarrollo de la vida

biológica. El agua residual con pH inadecuado presenta dificultades en tratamientos

biológicos

Sólidos totales

Suspendidos

Sedimentables

No Sedimentables

30%

22%

8%

Filtrables

Coloidales

Disueltos

70%

7%

63%

Distribución típica de la concentración de sólidos en un efluente industrial

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DBO: La demanda bioquímica de oxígeno es una prueba que mide la cantidad de oxígeno

consumido en la degradación bioquímica de la materia orgánica mediante procesos

biológicos aerobios.

La relación entre los valores de DBO y DQO es indicativo de la biodegradabilidad de la

materia contaminante. En aguas residuales un valor de la relación DBO/DQO menor de 0,2

se interpreta como un vertido de tipo inorgánico y si es mayor de 0,6 se considera un

vertido de tipo orgánico

DQO: La demanda química de oxigeno, mide la cantidad de oxigeno que se requiere para

oxidar el total de la materia orgánica presente en una muestra de agua residual hasta dar

dióxido de carbono y agua como productos finales. Debido a que para la prueba se utilizan

oxidantes fuertes, tiene la ventaja de que requiere sólo tres horas, a diferencia de la DBO

que necesita 5 días.


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Nutientes: Es necesario presentarlos en dos visiones:

• Rol que juegan en el tratamiento de las aguas residuales

• Impacto que tienen sobre los cuerpos de agua las altas concentraciones de P y N

En el primer caso son necesarios para la reproducción celular; la materia carbonosa es el

plato principal de los microorganismos, pero el nitrógeno y el fósforo forman parte del

contorno. Teóricamente se manejan las siguientes relaciones: 350 DBO : 5 N : 1 P

La presencia de fósforo y nitrógeno en el efluente descargado

por un planta a un cuerpo de agua tiene amplios

cuestionamientos, ya que por años se les ha responsabilizado

de la eutroficación de los cuerpos de agua


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Diagrama general de una P.T.A.R

Tratamiento

Primario o

Pre-tratamiento

Tratamiento

Secundario o

Biológico

Tratamiento

Terciario o

Acondicionamiento

para reuso

Etapa del tratamiento en donde se llevan

a cabo cambios en las características

físicas del agua: Principalmente

eliminación de sólidos.

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Tratamiento Primario

Cedazos: Estos elementos pueden estar constituidos por barras , alambres, telas

metálicas, placas perforadas o rejas. Su función principal es la de eliminar sólidos

suspendidos del agua. De acuerdo al tipo de sólidos a eliminar se clasifican en gruesos,

medios y finos.

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Tratamiento

Primario o

Pre-tratamiento

Tratamiento

Secundario o

Biológico

Tratamiento

Terciario o

Acondicionamiento

para reuso

Etapa del tratamiento en donde se llevan a cabo

cambios físico-químicos en el agua residual

gracias a la interacción de microorganismos.

Estos procesos se pueden llevar a cabo en dos

formas:

• Anaeróbicamente: En ausencia de oxigeno

libre (diferente a anóxico )

• Aerobicamente: En presencia de oxigeno

Ley de la conservación de la masa:

“En el universo nada se crea ni se destruye, solo se transforma”

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Tratamiento Secundario: Proceso Anaeróbico

El tratamiento anaerobio es un proceso biológico donde microorganismos convierten los

compuestos orgánicos (DBO/DQO) en Gas (metano/CO2) y materia celular,

principalmente.

Este proceso está compuesto de dos etapas esenciales: la preacidificación de la materia

orgánica (proteínas, carbohidratos y grasas), seguidamente la digestión de la materia

orgánica generando metano como subproducto.

Afluente

Tq. PA

2.000 m3

EBCervecería

GasGasóómetrometro

IDM IDM

Cedazo FinoCedazo FinoQuemadorQuemador

Cedazo GruesoCedazo Grueso

Filtro Filtro CompostCompost

ROOTS

NaOH

CO2

Sistema de Recepción Manejo de Biogas

Manejo de Vahos

Tratamiento Anaeróbico

ROOTS

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Hidrólisis pH óptimo 6,5

Tiempo de reacción 4 a 6 hrs.

Temperatura óptima 30 a 41 °C

Compuestos de alto peso molecular

Compuestos de menor tamaño

Aminoácidos

Bacterias Hidrolíticas

100% O2+

Acidogénesis pH entre de 4 a 8

Tiempo de reacción rápido

Temperatura óptima 30 a 41 °C AGV + CO2 + H2

Bacterias Acidogénicas

30% O2+

70% O2-

Acetogénesis pH entre de 4 a 8


Temperatura óptima 30 a 41 °C AGV

Ac. Acético + Amoníaco

Bacterias Acetogénicas Acetato + CO2 + H2

100% O2-

Metanogénesis pH entre de 6,2 a 8


Temperatura óptima 30 a 41 °C Acetato + H2

Bacterias Metanogénicas Metano + CO2

100% O2-

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En este equipo ocurre:

• Hidrólisis

• Acidogénesis

• Acetogenesis

Es indispensable el monitoreo del pH y la temperatura

Se realiza medición de AGV y alcalinidad

Se calcula del Grado de Acidificación

Se mide el DQO filtrado

Se debe monitorear el tiempo de residencia (3 a 6

horas)

En este equipo ocurre:

• Acetogenesis

• Metanogénesis

En el efluente se mide:

• AGV y alcalinidad. Realizar balance:

(AGV+Alc)Tq PA = (AGV+Alc)efluente reac • DQO filtrado en el efluente y calcular % remoción

Adicionalmente se debe monitorear permanentemente

la producción de biogás.

Si ocurre una sobreproducción de biogás se debe

calcular la carga volumétrica (Kd DQO/m3reactor*dia)

Tanque PA Reactor

Efluente

Pre tratamiento NaOH

CO2

Biogas

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Espesador Centrífuga Silo de lodo

Manejo de lodo

Tratamiento Secundario: Proceso Aeróbico

El tratamiento aerobio es un proceso biológico donde microorganismos convierten los

compuestos orgánicos (DBO/DQO) en Lodo BiológicoGas (metano/CO2).

Tratamiento Aeróbico

Piscina de Aireación

Trat. Anaeróbico

O2

Clarificador Efluente Final

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célula

Membrana celular

Capa de limo

Reserva

O2

CO2

H2O

Productos de la respiración

Partículas libres

Orgánicos solubles

Orgánicos absorvidos

Nuevas células

Partícula adsorbible

Mecanismo de eliminación de la DBO

1 kg DBO removido ½ kg de lodo (SST)

MO + O2 + Nitrógeno + Fósforo Nuevas células + CO2 + H2O + MONB

MO: materia orgánica MONB: materia orgánica no biodegradable

nutrientes

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Posterior a la aireación, se encuentra el proceso de clarificación, cuyo objetivo principal es

separar el agua ya tratada de los flóculos formados por el lodo aeróbico.

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Tratamiento Secundario: Manejo de lodo

Espesador Deshidratación Silo de lodo

Manejo de lodo

Digestor

O2

Exceso de lodo

Uno de los inconvenientes del tratamiento aeróbico, es la generación de lodo; por ello es

necesario contar con la infraestructura necesaria para su tratamiento.

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Tratamiento

Primario o

Pre-tratamiento

Tratamiento

Secundario o

Biológico

Tratamiento

Terciario o

Acondicionamiento

para reuso

Etapa del tratamiento en donde se llevan a cabo

cambios Físicos y Microbiológicos en el agua

residual tratada que le infieren la calidad

necesaria que permita su reutilización.

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Ideal para reuso de agua por la calidad del efluente obtenido (Filtración por Membranas)

Ideal para Plantas que dispongan de poco espacio ya que se trata de un sistema compacto.

¿POR QUÉ UN MBR + ÓSMOSIS INVERSA?

Tratamiento Terciario: Acondicionamiento del Agua

¿QUÉ ES UN MBR?

Sus siglas en Inglés significan Membrane Bioreator (Bioreactor de Membrana).

Tratamiento combinado de lodo activado + sistema de filtración por membrana (Microfiltración o

Ultrafiltración) de flujo cruzado.

Alimentación

Cedazo

PRE –

TRATAMIENTO

Remoción de Partículas

que puedan obstruir o

dañar las membranas

LODO ACTIVADO

Depuración del agua

residual: Eliminación de

la materia orgánica

MEMBRANAS

Proceso de

Clarificación del agua

libre de materia

orgánica

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AGUA

CLARIFICADA

Libre de SS,

Coloides y

Virus

RECIRCULACIÓN

Obligatorio

Tratamiento Terciario: Acondicionamiento del Agua

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Entrada PTAR

(Tanque Pre acidificación)

Bioreactor Ultrafiltración Osmosis Inversa

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Parámetro Sistema UF Sistema RO

Cantidad de efluente tratado

(m3/h)

80 80

Rango de pH 8,0 6,02

Demanda Química de

Oxígeno

14,5 <5

Fósforo Total (ppm PO4) 13,7 0.32

Nitrógeno Total (Kjedhal) 13,4

Amonio <0.01 n.a.

Dureza Total (ppm CaCO3) 84 0

Dureza Cálcica (ppm

CaCO3)

26.67 0

Alcalinidad (ppm CaCO3) 656.57 19.33

Sílice (SiO2) 37.85 0.97

Experiencia en reutilización de Agua Residual

Gracias por su asistencia!