SSeerriiee:: RReeccuurrssooss ddiiddááccttiiccooss

Tapa:Imagen combinada de la Supernova Remnamt captadapor el telescopio Hubble - NASA.

aa uu tt oo rr ii dd aa dd ee ss

PRESIDENTE DE LA NACIÓN

Dr. Néstor Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Lic. Daniel Filmus

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. María Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

Planta de tratamientode aguas residuales

Eduardo Antonio Schiappacasse

Schiappacasse, EduardoPlanta de tratamiento de aguas residuales / Eduardo Schiappacasse;coordinado por Juan Manuel Kirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de laNación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2006.148 p.; 22x17 cm. (Recursos didácticos; 30)

ISBN 950-00-0539-5

1. Aguas Residuales.I. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. II. Título

CDD 628.162

Fecha de catalogación: 3/01/2006

Impreso en MDC MACHINE S. A., Marcelo T. de Alvear 4346 (B1702CFZ), Ciudadela,en marzo 2006

Tirada de esta edición: 2.000 ejemplares

Colección Serie “Recursos didácticos”.Director del Programa: Juan Manuel Kirschenbaum.Coordinadora general: Haydeé Noceti.

Distribución de carácter gratuito.

Queda hecho el depósito que previene la ley n° 11.723. © Todos los derechosreservados por el Ministerio de Educación, Ciencia y Técnologia - InstitutoNacional de Educación Tecnológica.

La reproducción total o parcial, en forma idéntica o modificada por cualquiermedio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o cualquier sis-tema de almacenamiento y recuperación de información no autorizada en formaexpresa por el editor, viola derechos reservados.

Industria Argentina.

ISBN 950-00-0539-5

Instituto Nacional de Educación TecnológicaCentro Nacional de Educación TecnológicaCeNET-Materiales

Serie: “Recursos didácticos”

1 Invernadero automatizado2 Probador de inyectores y de motores paso a paso3 Quemador de biomasa4 Intercomunicador por fibra óptica5 Transmisor de datos bidireccional por fibra óptica, entre computadoras6 Planta potabilizadora7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido8 Estufa de laboratorio9 Equipamiento EMA –características físicas de los materiales de construcción–

10 Dispositivo para evaluar parámetros de líneas11 Biodigestor12 Entrenador en lógica programada13 Entorno de desarrollo para programación de microcontroladores PIC14 Relevador de las características de componentes semiconductores15 Instalación sanitaria de una vivienda16 Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios17 Cargador semiautomático para máquinas a CNC de accionamiento electroneumático18 Biorreactor para la producción de alimentos 19 Ascensor20 Pila de combustible21 Generador eólico22 Auto solar23 Simuladores interconectables basados en lógica digital24 Banco de trabajo25 Matricería. Matrices y moldes26 Máquina de vapor27 Sismógrafo28 Tren de aterrizaje29 Manipulador neumático30 Planta de tratamiento de aguas residuales

Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.Instituto Nacional de Educación Tecnológica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

El Instituto Nacional de EducaciónTecnológica -INET- enmarca sus líneas deacción, programas y proyectos, en las metasde:

• Coordinar y promover programasnacionales y federales orientados a for-talecer la educación técnico-profesional,articulados con los distintos niveles y ci-clos del sistema educativo nacional.

• Implementar estrategias y acciones decooperación entre distintas entidades,instituciones y organismos –gubernamen-tales y no gubernamentales-, que permi-tan el consenso en torno a las políticas,los lineamientos y el desarrollo de lasofertas educativas, cuyos resultados seanconsiderados en el Consejo Nacional deEducación-Trabajo –CoNE-T– y en elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Desarrollar estrategias y acciones desti-nadas a vincular y a articular las áreas deeducación técnico-profesional con lossectores del trabajo y la producción, aescala local, regional e interregional.

• Diseñar y ejecutar un plan de asistenciatécnica a las jurisdicciones en los aspectosinstitucionales, pedagógicos, organizativosy de gestión, relativos a la educación téc-

nico-profesional, en el marco de los acuer-dos y resoluciones establecidos por elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Diseñar y desarrollar un plan anual decapacitación, con modalidades presen-ciales, semipresenciales y a distancia, consede en el Centro Nacional de EducaciónTecnológica, y con nodos en los CentrosRegionales de Educación Tecnológica ylas Unidades de Cultura Tecnológica.

• Coordinar y promover programas deasistencia económica e incentivos fis-cales destinados a la actualización y eldesarrollo de la educación técnico-profe-sional; en particular, ejecutar lasacciones relativas a la adjudicación y elcontrol de la asignación del CréditoFiscal –Ley Nº 22.317–.

• Desarrollar mecanismos de cooperacióninternacional y acciones relativas a dife-rentes procesos de integración educativa;en particular, los relacionados con lospaíses del MERCOSUR, en lo referente ala educación técnico-profesional.

Estas metas se despliegan en distintos pro-gramas y líneas de acción de responsabilidadde nuestra institución, para el período 2003-2007:

VVIIIIII

LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LÍNEAS DE

ACCIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Programa 1. Formación técnica, media ysuperior no universitaria:

1.1. Homologación y validez nacional detítulos.

1.2. Registro nacional de instituciones deformación técnica.

1.3. Espacios de concertación.

1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati-vas.

1.5. Fortalecimiento de la gestión institu-cional; equipamiento de talleres y la-boratorios.

1.6. Prácticas productivas profesiona-lizantes: Aprender emprendiendo.

Programa 2. Crédito fiscal:

2.1. Difusión y asistencia técnica.

2.2. Aplicación del régimen.

2.3. Evaluación y auditoría.

Programa 3. Formación profesional para eldesarrollo local:

3.1. Articulación con las provincias.

3.2. Diseño curricular e institucional.

3.3. Información, evaluación y certifi-cación.

Programa 4.Educación para el trabajo y laintegración social.

Programa 5. Mejoramiento de la enseñanzay del aprendizaje de la Tecnología y de laCiencia:

5.1. Formación continua.

5.2. Desarrollo de recursos didácticos.

Programa 6. Desarrollo de sistemas de infor-mación y comunicaciones:

6.1. Desarrollo de sistemas y redes.

6.2. Interactividad de centros.

Programa 7. Secretaría ejecutiva del ConsejoNacional de Educación Trabajo –CoNE-T–.

Programa 8. Cooperación internacional.

Los materiales de capacitación que, en estaocasión, estamos acercando a la comunidadeducativa a través de la serie “Recursosdidácticos”, se enmarcan en el Programa 5del INET, focalizado en el mejoramiento dela enseñanza y del aprendizaje de la Tec-nología y de la Ciencia, uno de cuyos pro-pósitos es el de:

• Desarrollar materiales de capacitacióndestinados, por una parte, a la actua-lización de los docentes de la educacióntécnico-profesional, en lo que hace a co-nocimientos tecnológicos y científicos; y,por otra, a la integración de los recursosdidácticos generados a través de ellos, enlas aulas y talleres, como equipamientode apoyo para los procesos de enseñanzay de aprendizaje en el área técnica.

Estos materiales didácticos han sido elabora-dos por especialistas del Centro Nacional deEducación Tecnológica del INET y por espe-cialistas convocados a través del Programa delas Naciones Unidas para el Desarrollo–PNUD– desde su línea “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo deequipos e instrumentos”, a quienes estaDirección expresa su profundo reconoci-miento por la tarea encarada.

María Rosa AlmandozDirectora Ejecutiva del Instituto Nacional de

Educación Tecnológica.Ministerio de Educación, Ciencia y

Tecnología

IIXX

Desde el Centro Nacional de EducaciónTecnológica –CeNET– encaramos el diseño,el desarrollo y la implementación de proyec-tos innovadores para la enseñanza y el apren-dizaje en educación técnico-profesional.

El CeNET, así:

• Es un ámbito de desarrollo y evaluaciónde metodología didáctica, y de actuali-zación de contenidos de la tecnología yde sus sustentos científicos.

• Capacita en el uso de tecnología a do-centes, profesionales, técnicos, estudian-tes y otras personas de la comunidad.

• Brinda asistencia técnica a autoridades e-ducativas jurisdiccionales y a edu-cadores.

• Articula recursos asociativos, integrandoa los actores sociales involucrados con laEducación Tecnológica.

Desde el CeNET venimos trabajando en dis-tintas líneas de acción que convergen en elobjetivo de reunir a profesores, a especialistasen Educación Tecnológica y a representantesde la industria y de la empresa, en accionescompartidas que permitan que la educacióntécnico-profesional se desarrolle en la escuelade un modo sistemático, enriquecedor, pro-fundo... auténticamente formativo, tanto paralos alumnos como para los docentes.

Una de nuestras líneas de acción es la de di-señar y llevar adelante un sistema de capaci-

tación continua para profesores de educacióntécnico-profesional, implementando trayec-tos de actualización. En el CeNET contamoscon quince unidades de gestión de apren-dizaje en las que se desarrollan cursos,talleres, pasantías, conferencias, encuentros,destinados a cada educador que desee inte-grarse en ellos presencialmente o a distancia.

Otra de nuestras líneas de trabajo asume laresponsabilidad de generar y participar enredes que vinculan al Centro con organismose instituciones educativos ocupados en laeducación técnico-profesional, y con organis-mos, instituciones y empresas dedicados a latecnología en general. Entre estas redes, seencuentra la Red Huitral, que conecta aCeNET con los Centros Regionales deEducación Tecnológica -CeRET- y con lasUnidades de Cultura Tecnológica –UCT–instalados en todo el país.

También nos ocupa la tarea de producirmateriales de capacitación docente. DesdeCeNET hemos desarrollado distintas seriesde publicaciones –todas ellas disponibles enel espacio web www.inet.edu.ar–:

• Educación Tecnológica, que abarca mate-riales que posibilitan una definición cu-rricular del área de la Tecnología en elámbito escolar y que incluye marcosteóricos generales, de referencia, acercadel área en su conjunto y de sus con-tenidos, enfoques, procedimientos yestrategias didácticas más generales.

XX

LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

• Desarrollo de contenidos, nuestra segundaserie de publicaciones, que nuclea fascícu-los de capacitación en los que se profun-diza en los campos de problemas y decontenidos de las distintas áreas del cono-cimiento tecnológico, y que recopila, tam-bién, experiencias de capacitación docentedesarrolladas en cada una de estas áreas.

• Educación con tecnologías, que propicia eluso de tecnologías de la información y dela comunicación como recursos didácti-cos, en las clases de todas las áreas yespacios curriculares.

• Educadores en Tecnología, serie de publica-ciones que focaliza el análisis y las pro-puestas en uno de los constituyentes delproceso didáctico: el profesional queenseña Tecnología, ahondando en losrasgos de su formación, de sus prácticas,de sus procesos de capacitación, de suvinculación con los lineamientos curricu-lares y con las políticas educativas, deinteractividad con sus alumnos, y consus propios saberes y modos de hacer.

• Documentos de la escuela técnica, quedifunde los marcos normativos y curricu-lares que desde el CONET –ConsejoNacional de Educación Técnica- deli-nearon la educación técnica de nuestropaís, entre 1959 y 1995.

• Ciencias para la Educación Tecnológica,que presenta contenidos científicos aso-ciados con los distintos campos de la tec-nología, los que aportan marcos concep-tuales que permiten explicar y funda-mentar los problemas de nuestra área.

• Recursos didácticos, que presenta con-tenidos tecnológicos y científicos,

estrategias –curriculares, didácticas yreferidas a procedimientos de construc-ción– que permiten al profesor de la edu-cación técnico-profesional desarrollar,con sus alumnos, un equipamientoespecífico para integrar en sus clases.

Desde esta última serie de materiales decapacitación, nos proponemos brindar he-rramientas que permitan a los docentes nosólo integrar y transferir sus saberes y capaci-dades, sino también, y fundamentalmente,acompañarlos en su búsqueda de solucionescreativas e innovadoras a las problemáticascon las que puedan enfrentarse en el procesode enseñanza en el área técnica.

En todos los casos, se trata de propuestas deenseñanza basadas en la resolución de pro-blemas, que integran ciencias básicas ytecnología, y que incluyen recursos didácti-cos apropiados para la educacióntécnico–profesional.

Los espacios de problemas tecnológicos, lasconsignas de trabajo, las estrategias deenseñanza, los contenidos involucrados y,finalmente, los recursos didácticos estánplanteados en la serie de publicaciones queaquí presentamos, como un testimonio derealidad que da cuenta de la potencialidadeducativa del modelo de problematización enel campo de la enseñanza y del aprendizajede la tecnología, que esperamos que resultede utilidad para los profesores de la edu-cación técnico-profesional de nuestro país.

Juan Manuel KirschenbaumDirector Nacional del Centro Nacional de

Educación Tecnológica.Instituto Nacional de Educación Tecnológica

XXII

Desde esta serie de publicaciones del CentroNacional de Educación Tecnológica, nos pro-ponemos:

• Poner a consideración de los educadoresun equipamiento didáctico a integrar enlos procesos de enseñanza y de apren-dizaje del área técnica que coordinan.

• Contribuir a la actualización de losdocentes de la educación técnico-profe-sional, en lo que hace a conocimientostecnológicos y científicos.

Inicialmente, hemos previsto el desarrollo deveinte publicaciones con las que intentamosabarcar diferentes contenidos de este campocurricular vastísimo que es el de la educacióntécnico-profesional.

En cada una de estas publicaciones es posiblereconocer una estructura didáctica común:

1 Problemas tecnológicos en el aula. Enesta primera parte del material sedescriben situaciones de enseñanza y deaprendizaje del campo de la educacióntécnico-profesional centradas en la re-solución de problemas tecnológicos, y sepresenta una propuesta de equipamientodidáctico, pertinente como recurso pararesolver esas situaciones tecnológicas ydidácticas planteadas.

2 Encuadre teórico para los problemas.En vinculación con los problemas didác-ticos y tecnológicos que constituyen elpunto de partida, se presentan conceptos

tecnológicos y conceptos científicos aso-ciados.

3 Hacia una resolución técnica. Manualde procedimientos para la construc-ción y el funcionamiento del equipo.Aquí se describe el equipo terminado y semuestra su esquema de funcionamiento;se presentan todas sus partes, y los mate-riales, herramientas e instrumentos nece-sarios para su desarrollo; asimismo, sepauta el “paso a paso” de su construc-ción, armado, ensayo y control.

4 El equipo en el aula. En esta parte delmaterial escrito, se retoman las situa-ciones problemáticas iniciales, aportandosugerencias para la inclusión del recursodidáctico construido en las tareas quedocente y alumnos concretan en el aula.

5 La puesta en práctica. Este tramo dela publicación plantea la evaluacióndel material didáctico y de la experien-cia de puesta en práctica de las estrate-gias didácticas sugeridas. Implica unaretroalimentación –de resolución vo-luntaria– de los profesores destinata-rios hacia el Centro Nacional deEducación Tecnológica, así como elpunto de partida para el diseño denuevos equipos.

Esta secuencia de cuestiones y de momentosdidácticos no es azarosa. Intenta replicar –enuna producción escrita– las mismas instanciasde trabajo que los profesores de Tecnologíaponemos en práctica en nuestras clases:

XXIIII

LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”

XXIIIIII

Es a través de este circuito de trabajo (pro-blema-respuestas iniciales-inclusión teórica-respuestas más eficaces) como enseñamos ycomo aprenden nuestros alumnos en el área:

• La tarea comienza cuando el profesorpresenta a sus alumnos una situacióncodificada en la que es posible recono-cer un problema tecnológico; para con-figurar y resolver este problema, es nece-sario que el grupo ponga en marcha unproyecto tecnológico, y que encare análi-sis de productos o de procesos desarro-llados por distintos grupos sociales pararesolver algún problema análogo.Indudablemente, no se trata de cualquierproblema sino de uno que ocasionaobstáculos cognitivos a los alumnosrespecto de un aspecto del mundo artifi-cial que el profesor –en su marco curri-cular de decisiones– ha definido comorelevante.

• El proceso de enseñanza y de aprendiza-je comienza con el planteamiento de esasituación tecnológica seleccionada por elprofesor y con la construcción del espa-cio-problema por parte de los alumnos, ycontinúa con la búsqueda de respuestas.

• Esta detección y construcción derespuestas no se sustenta sólo en losconocimientos que el grupo disponesino en la integración de nuevos con-tenidos.

• El enriquecimiento de los modos de “ver”y de encarar la resolución de un proble-ma tecnológico –por la adquisición denuevos conceptos y de nuevas formastécnicas de intervención en la situación

desencadenante– suele estar distribuidamaterialmente –en equipamiento, enmateriales, en herramientas–.

No es lo mismo contar con este equipamien-to que prescindir de él.

Por esto, lo queintentamos des-de nuestra seriede publicacio-nes es acercar alprofesor distin-tos recursos di-dácticos que a-yuden a sus a-lumnos en estatarea de proble-matización y dei n t e r v e n c i ó n– s u s t e n t a d ateórica y técni-camente– en elmundo tecno-lógico.

Al seleccionar los recursos didácticos queforman parte de nuestra serie de publica-ciones, hemos considerado, en primer térmi-no, su potencialidad para posibilitar, a losalumnos de la educación técnico-profesional,configurar y resolver distintos problemas tec-nológicos.

Y, en segundo término, nos preocupó quecumplieran con determinados rasgos que lespermitieran constituirse en medios eficacesdel conocimiento y en buenos estructurantescognitivos, al ser incluidos en un aula por unprofesor que los ha evaluado como perti-

XXIIVV

Caracterizamos comorecurso didáctico a to-do material o compo-nente informático se-leccionado por un edu-cador, quien ha evalua-do en aquél posibili-dades ciertas para ac-tuar como mediadorentre un problema de larealidad, un contenidoa enseñar y un grupode alumnos, facilitandoprocesos de compren-sión, análisis, profundi-zación, integración,síntesis, transferencia,producción o evalua-ción.

nentes. Las cualidades que consideramosfundamentales en cada equipo que promove-mos desde nuestra serie de publicaciones”Recursos didácticos”, son:

• Modularidad (puede adaptarse a diversosusos).

• Resistencia (puede ser utilizado por losalumnos, sin peligro de romperse confacilidad).

• Seguridad y durabilidad (integrado pormateriales no tóxicos ni peligrosos, ydurables).

• Adaptabilidad (puede ser utilizado en eltaller, aula o laboratorio).

• Acoplabilidad (puede ser unido o combi-nado con otros recursos didácticos).

• Compatibilidad (todos los componentes,bloques y sistemas permiten ser integra-dos entre sí).

• Facilidad de armado y desarmado (posi-bilita pruebas, correcciones e incorpo-ración de nuevas funciones).

• Pertinencia (los componentes, bloquesfuncionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos cu-rriculares de la educación técnico-pro-fesional).

• Fiabilidad (se pueden realizar las tareaspreestablecidas, de la manera esperada).

• Coherencia (en todos los componentes,bloques funcionales o sistemas se siguenlas mismas normas y criterios para elarmado y utilización).

• Escalabilidad (es posible utilizarlo enproyectos de diferente nivel de com-

plejidad).

• Reutilización (los diversos componentes,bloques o sistemas pueden ser desmonta-dos para volver al estado original).

• Incrementabilidad (posibilidad de iragregando piezas o completando elequipo en forma progresiva).

Haydeé NocetiCoordinadora de la acción “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo de

equipos e instrumentos”.Centro Nacional de Educación Tecnológica

XXVV

30. Planta de

tratamiento de

aguas residuales

Este material de capacitación fuedesarrollado por

Eduardo Antonio SchiappacasseIngeniero de Alimentos. Diplomado enEstudios Avanzados y candidato al titulode Doctor en Ingeniería, en la especiali-dad Alimentos (Universidad Politécnicade Valencia, España). Es profesor titularordinario de la cátedra “Química y bio-química de los alimentos”, profesor titularen “Saneamiento e higiene industrial” enla carrera de Ingeniería de Alimentos(Universidad Nacional de Entre Ríos) yprofesor titular en “Alimentación yambiente” en la carrera de TécnicoSuperior en Gestión Ambiental. Es inves-tigador y consultor; se desempeñó en laactividad estatal y privada, y realizónumerosas publicaciones vinculadas conel agua y con los alimentos.

22

Dirección del Programa:Juan Manuel Kirschenbaum

Coordinación general:Haydeé Noceti

Diseño didáctico:Ana Rúa

Administración:Adriana Perrone

Monitoreo y evaluación:Laura Irurzun

Diseño gráfico:Tomás Ahumada

Carolina MacedraFabiana Rutman

Diseño de tapa:Laura Lopresti

Juan Manuel Kirschenbaum

Con la colaboracióndel equipo de profesionales

del Centro Nacionalde Educación Tecnológica

Las metas, los programas y las líneas de acción del Instituto Nacional de Educación Tecnológica VIIILas acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica XLa serie “Recursos didácticos” XII

1 Problemas tecnológicos en el aula 4• El recurso didáctico que proponemos

2 Encuadre teórico para los problemas 7• Aguas residuales• Selección del método de tratamiento

11.. Pretratamiento22.. Tratamiento primario33.. Tratamiento secundario

3 Hacia una resolución técnica.Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo 89• El producto • Los componentes• Los materiales, herramientas e instrumentos• La construcción• El armado• El ensayo y el control• La superación de dificultades

4 El equipo en el aula 97

5 La puesta en práctica 106

Índice

En las bases curriculares de la educación técnico-profesional se encuentran especificadas com-petencias relativas a la disposición final de residuos líquidos originados por la actividad delhombre, por desagües cloacales y por la industria en general. Este conocimiento y este desem-peño respecto de procesos tecnológicos para el tratamiento de aguas residuales integra con-ceptos y procedimientos del campo de la hidráulica, la microbiología y la biotecnología.

Consideremos estas situaciones problemáticas registradas en aulas de la educación técnico-profesional:

44

1. PROBLEMAS TECNOLÓGICOS EN EL AULA

La contaminación de los recursos de agua subterrá-nea y superficial, y el impacto ambiental que ocasio-nan –con consecuencias para la salud y la econo-mía– es el tema que ocupa a los alumnos de la asig-natura “Aguas” en su formación técnica en química.

Ya han analizado casos de contaminación de aguas ysus consecuencias, a partir de artículos periodísticosy de divulgación científica de casos; y, ahora, consi-deran la pregunta de su profesora:

- ¿Cuáles son las causas principales de contamina-ción de aguas en nuestra ciudad?

A partir de esta pregunta, los alumnos sistematizan lainformación disponible acerca de los casos de conta-minación e integran:

•En las ciudades, la actividad diaria de las personasgenera residuos domésticos líquidos que son elimi-nados por medio del alcantarillado cloacal.

•La actividad industrial produce afluentes contami-nantes; su grado de contaminación depende deltipo de industria que los genera.

•La actividad agrícola utiliza agroquímicos que sonarrastrados por las lluvias hacia cuerpos abiertosreceptores de agua o que se infiltran por el suelohasta las aguas subterráneas.

Los alumnos de “Diseño de instalaciones sanita-rias” están desarrollando un proyecto tecnológicopara el tratamiento de desagües cloacales de sulocalidad.

Ya han analizado:

•el hecho de que, si se deja líquido cloacal en unestanque natural, éste sufre –con el tiempo– unproceso de autodepuración;

•los distintos métodos de análisis físico-químicosde afluentes residuales;

•las distintas tecnologías para el tratamiento deafluentes residuales y las diferencias comparati-vas de costos.

Y, ahora, se encuentran definiendo los parámetrosfísicos y químicos de interés para el seguimiento

•En los casos anteriores, el cuerpo receptor finalde los contaminantes está constituido por lasaguas subterráneas o superficiales.

Ahora:

- ¿Cómo hacemos para evitar esta contaminación?

del proceso de tratamiento, la composición delafluente residual, la cantidad a tratar y las etapasde tratamiento a desarrollar, los tiempos de resi-dencia hidráulica y, en consecuencia, el volumende los dispositivos de tratamiento.

De este modo, los alumnos definen los componen-tes del proceso de tratamiento del afluente cloa-cal, que les permita generar un dispositivo tecno-lógico que, a partir de distintas hipótesis respectode las características del producto final a obtener–según la composición del afluente inicial y de lascondiciones de pro-ceso–, les permitasimular paráme-tros, repetir elproceso y extraerresultados com-parativos acercadel tratamiento adesarrollar paraobtener el efluente final, ajustado a las normasque regulan los vertidos y su disposición final.

Los alumnos del Centro de Formación Profesionalestán analizando la tecnología de tratamiento de losresiduos líquidos generados en la industria de ela-boración de leche entera pasteurizada.

Como tarea inicial, los integrantes del grupo consi-deran los afluentes generados en la elaboración delproducto y determinan que la etapa de lavado deequipos es la que produce el mayor caudal deafluente.

El formador plantea, entonces:

-¿Cuáles son los factores más importantes a teneren cuenta para obtener menores caudales en elafluente general?

-¿Cómo impacta esta reducción de la cantidad deagua en la operación de lavado de la planta, en eltratamiento general?

Surge, entonces, la necesidad de contar con unequipo que permita simular distintas calidades de

Desde “Tecnología de procesos”, los alumnosencaran esta situación problemática:

La producción frigorífica, de creciente demandapor los mercados internacionales, tiene el incon-veniente de formar afluentes de alta carga enmateria orgánica que generan elevados costos detratamiento.

Y, estos costos en el tratamiento de afluentes fina-les están integrados al precio final del producto, porlo que se requiere considerarlos cuidadosamentepara disminuir estos costos de producción yaumentar los beneficios del producto final.

¿Cómo resolver esta situación?

Los alumnos definen:

•Los términos generales del problema.

•Una hipótesis: Desarrollar acciones de minimiza-ción de carga en la fuente de generación de losafluentes.

Para definir los aspectos teóricos que involucra elproceso, determinan:

•Etapa del proceso productivo en la que es nece-sario implementar la técnica.

• Tipos de acciones a desarrollar.

•Opción por un proceso discontinuo (operación enbatch) o continuo.

•Modo de recuperación de contaminantes, encaso de un proceso discontinuo.

¿Cómo modelizar este proceso?

Se designa aafflluueennttee alque ingresa a la plantade tratamiento y eefflluueenn--ttee cuando sale de ella.

55

afluentes en su relación caudal-concentración,para obtener conclusiones con respecto a la cali-dad final del efluente obtenido y a su relación conlos costos de tratamientos.

El recurso didáctico queproponemosVamos a presentarle una propuesta de equipa-miento didáctico, pertinente como recursopara resolver éstas y otras situaciones tecnoló-gicas planteadas en torno al tratamiento dedesagües cloacales y de afluentes de la fabrica-ción de alimentos.

Contando con este recurso didáctico PPllaannttaa ddeettrraattaammiieennttoo ddee aagguuaass rreessiidduuaalleess, es posible:

• variar y controlar los principales paráme-tros que afectan el rendimiento y la viabili-dad del proceso,

• acotar las variables de proceso en cadaetapa de tratamiento: tiempo de residencia

hidráulica, tiempo de retención celular,aireación mediante inyección de aire, pH,cantidad de sustrato (biomasa) medida enconcentración de materia orgánica DBO–demanda bioquímica de oxigeno–.

66

El medio ambiente es una compleja red queintegra diferentes sistemas, formando un equi-librio ecológico que resulta imprescindiblepreservar. Pero, esta preservación no siemprees una realidad: la degradación y la contamina-ción de los recursos naturales, atmosféricos ehídricos, la defectuosa gestión de los recursosmineros, forestales y agrícolas, el manejo ina-decuado del suelo, el paulatino deterioro de losrecursos culturales, paisajísticos, edilicios yrecreativos, todo es consecuencia de la socie-dad que integramos.

La industria no es ajena a esta desatenciónde los dispositivos de preservación; por elcontrario, constituye uno de sus factoresprincipales, por lo que es necesario abordarel análisis de cada proceso productivo enparticular y buscar soluciones integralespara él. Porque, si bien desde sus inicios, laindustria ha significado un cambio deimportancia cualitativa para la humanidad–permitiendo un mayor acceso a la pobla-ción para disfrutar de una mejor calidad devida–, como contrapartida ejerce una granpresión sobre los recursos naturales al utili-zarlos como insumos para su producción yal generar efluentes contaminantes. En elámbito industrial, la demanda de los recur-sos naturales se ha realizado sin respetar losmecanismos de reproducción equilibradadel ecosistema ni garantizar el uso racionalde la energía, generando un volumen cadadía más importante de efluentes o desechossólidos, líquidos y gaseosos que se descar-gan o disponen en el suelo y el agua, sobreríos, mares, o aire, usando el medio ambien-te como cuerpo receptor.

La ccoonnttaammiinnaacciióónn ddeell aagguuaa comienza a regis-trarse con las aglomeraciones humanas y losdesarrollos locales; pero, hasta que el proble-ma no toma cierta magnitud no se comienzacon la etapa correctiva con tratamientos queimpliquen la recuperación de los productosresiduales. Sin embargo, esta inversión esnecesaria y debe afrontarse, para evitar llegara niveles incompatibles con la vida de vege-tales, animales y, finalmente, del hombre.

¿Qué sucede, específicamente, en nuestropaís? Las industrias argentinas vienensufriendo el efecto de la recesión económi-ca y, desde un tiempo a esta parte, no pue-den escapar a una situación de deterioroque también incluye a sus resguardos eco-lógicos; a pesar de sus esfuerzos no hanpodido incorporar los avances tecnológicosque se producen en el ámbito internacionalpara resolver el problema que provoca lagran cantidad de carga contaminante orgá-nica del enorme volumen de efluenteslíquidos y sólidos que produce.

Es en este tratamiento de aguas residuales delque nos ocuparemos en este material decapacitación. La “cuestión de las aguas” abar-ca un escenario muy amplio de problemasporque incluye aguas residuales de urbaniza-ciones, aguas residuales de sistemas combi-nados o unitarios, así como de aguas grises,negras e industriales de procesos de manu-factura con calidades muy específicas y varia-

77

2. ENCUADRE TEÓRICO PARA LOSPROBLEMAS

La contaminación de las aguas es la que más haocupado la atención y la que ha promovido ciertaconciencia en los últimos años.

bles según el proceso del cual provienen, y, porsupuesto, el tratamiento de aguas residuales enel medio rural, en aguas de uso agrícola ypecuario, para riego y reutilización.

Aguas residuales

Naturaleza de las aguas resi-dualesEl agua para consumo humano se origina enfuentes subterráneas y superficiales. Es inne-gable que ha de llevar consigo sustancias ensolución y suspensión, además de bacterias,debido a su contacto con el aire, con el suelo,y con la vida vegetal y animal. A fin de hacerconveniente y segura la calidad y la condi-ción del agua, es necesario protegerla ade-cuadamente.

El agua potable no es químicamente pura, yaque contiene sustancias originadas en suscaracterísticas iniciales, o añadidas durante odespués de su tratamiento. La calidad de lasaguas potabilizadas se altera después de suuso con propósitos domésticos, comerciales,públicos e industriales. Hablamos, entonces,de aguas residuales.

Por lo común, las aguas residuales contienenmenos del 0,10 % de impurezas en suspen-sión y en solución, menos de mil partes pormillón (ppm) que incluyen basuras, hojas,excretas, lavado de patios y toda variedad dematerias que se arrojan al alcantarillado.

Estos líquidos residuales urbanos se trans-portan, específicamente, a través del siste-ma de conductos de la red cloacal que tras-lada los desperdicios resultantes del uso delagua doméstica, comercial e industrial, y detodas aquellas aguas superficiales o subte-rráneas que puedan penetrar en las colecto-ras. Las aguas cloacales están sembradas demateria orgánicay, por eso, ofre-cen alimentoabundante paramillares de bacte-rias; estas presen-cias implicanmuchos cambiosb i o q u í m i c o s ,desde el punto deorigen y a todo lolargo de su curso.

Por eso, antes de su vuelco en un cuerporeceptor, estas aguas residuales requieren untratamiento que permita:

• prevenir y reducir la diseminación deenfermedades transmisibles causadas porlos microorganismos patógenos,

• conservar las fuentes de abastecimientode agua para uso doméstico, industrial yagrícola,

• mantener las características del agua nece-sarias para la piscicultura,

• resguardar las aguas para baño y otros pro-pósitos recreativos, y preservar la fauna y laflora acuáticas.

En el caso particular de un afluente cloa-cal, el grado a alcanzar en un determinadotratamiento, varía de un lugar a otro ydepende de:

88

Las aguas de lluvia queescurren superficial-mente se desvían deeste sistema cloacalen todas aquellascomunidades en lascuales se prevé un sis-tema de tratamientopara las aguas resi-duales.

Naturaleza

Variaciones de caudal

Materia prima a tratar

Aguas residuales

• los usos preponderantes de las aguas recep-toras aguas debajo del punto de vuelco delos desagües,

• la capacidad del cuerpo de agua en asimi-lar –por dilución y autodepuración– ellíquido tratado, y

• las exigencias legales establecidas por losórganos de control de la contaminación,para el cuerpo receptor en consideración.

Variaciones de caudal dellíquido cloacalEl líquido cloacal tiene variaciones de caudal

horarias, diarias y estacionales; esta varia-ción depende de los hábitos de la poblacióny de las características del sistema colector.También tienen importancia el tipo y laexplotación de plantas industriales que vuel-can sus efluentes residuales a la colectora.

Para tener una idea más precisa de los cau-dales medios diarios anuales y de sus varia-ciones horarias a lo largo del día, se los debemedir, siempre que sea posible, durante 24horas, en diferentes días de la semana y épo-cas del año –principalmente, en las épocassecas y en las lluviosas–.

99

La contribución de desagües por habitante varíaentre 130-170 l/hab.día.

Comportamiento de las variables horarias de los desagües cloacales de una localidad

Se observa que los caudales comienzan a aumentar paulatinamente a partir de las 5 horas, alcanzando sumáximo entre las 10 y las 14 horas. Luego de estos horarios, disminuyen gradualmente hasta alcanzar otropico entre las 17 y las 20. Por lo general, como las ciudades del interior no poseen actividad nocturna quejustifique un gran consumo de agua de abastecimiento, el pico del período nocturno es más bajo que el pre-sentado durante el día. Los caudales mínimos se registran en el período de las 23 a las 5 horas.

Los caudales pueden variar bastante, no sólode una comunidad a otra sino dentro de unamisma comunidad, en función de:

• hábitos y condiciones socio-económicas dela población,

• existencia de conexiones de aguas pluvialesen la red de desagües,

• construcción, estado de conservación y man-tenimiento de las redes de desagües –queimplica una mayor o menor infiltración–,

• clima,• medición y costo del agua distribuida,• presión y calidad del agua distribuida en la

red de agua, y• estado de conservación de los aparatos

sanitarios y caudal de los grifos.

Materia prima a tratarEn general, se considera que el líquido cloa-cal tiene tres características:

• composición, • concentración y • condición.

CCoommppoossiicciióónn.. El contenido de los desagüescloacales varía cualitativamente, en función

de la composición del agua de abastecimien-to y de los diversos usos que se da a esa agua.De modo general, se puede decir que –nohabiendo una significativa contribución dedesechos industriales– los desagües cloacalesse constituyen, aproximadamente, de un99,90 % de agua y de un 0,10 % de sólidos,en peso seco.

El llííqquuiiddoo es, en sí mismo, nada más que unmedio de transporte de las innumerables sus-tancias orgánicas, inorgánicas y microorgan-ismos eliminados por el hombre diariamente.Los sólidos son los responsables del deteriorode la calidad del cuerpo del agua que recibenlos desagües; por esto es muy importante suconocimiento, ya que permite prever un sis-tema de tratamiento de desagües.

Es tan grande el número de diferentes sustan-cias que componen los desagües cloacales que–aún si fuese posible– no tiene sentido rela-cionarlas. Para la caracterización de esosdesagües se utilizan determinaciones físicas,químicas y biológicas, cuyos valores permitenconocer su grado de contaminación y, conse-cuentemente, dimensionar y medir la eficien-cia de las plantas de tratamiento de desagües.

La composición es la característica química

1100

Composición cualitativa de los desagües cloacales

DDeessaaggüüeess ddoommééssttiiccooss

99,90 %agua

0,10 %sólidos

70 %orgánicos

30 %inorgánicos

40 %60 %

proteínas

25 %50 %

carbohidratos

10 %

grasas arenas sales metales

del líquido cloacal que permite conocer, cualiy cuantitativamente, sus componentes. Esnecesario determinar la composición para

establecer la concentración; ambas puedenser influidas en forma apreciable por elaporte de aguas residuales industriales.

1111

Sólidos totales 1000 500 200

Sólidos volátiles 700 350 120

Sólidos fijos 300 150 80

Suspendidos totales 500 300 100

Suspendidos volátiles 400 250 70

Suspendidos fijos 100 50 30

Disueltos totales 500 200 100

Disueltos volátiles 300 100 50

Disueltos fijos 200 100 50

Sedimentables (ml/l) 12 8 4

DBO5 300 200 100

OC 150 75 30

OD 0 0 0

Nitrógeno total 85 50 25

Nitrógeno orgánico 35 20 10

Nitrógeno de NH4+ 50 30 15

Nitrógeno de NO2- 0,10 0,05 0

Nitrógeno de NO3- 0,40 0,20 0,10

Cloruros 175 100 15

Alcalinidad (como CO3Ca) 200 100 50

Grasas y aceites SSEE 40 20 0

Constituyente (mg/l) Concentrado Medio Diluido

COMPOSICIÓN PROMEDIO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS

DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno; el subíndice 5 indica que la determinación se lleva a cabo durante cinco días.OC: Oxígeno consumido. OD: Oxígeno disuelto. SSEE: Sustancias solubles en éter etílico.

CCoonncceennttrraacciióónn.. Indica la proporción demateria cloacal y agua. Un líquido cloacalpuede hacerse menos concentrado por dilu-ción con agua, sin que se pierda la composi-ción relativa de sus componentes.

CCoonnddiicciióónn.. Se refiere al estado en que seencuentra el líquido cloacal según variacio-nes que se producen a medida que transcu-rre el tiempo desde su evacuación, poracción de la temperatura, de la desintegra-ción mecánica de las materias en suspensiónpor roce en las cañerías, de la cantidad y

clase de microorganismos presentes y de laposibilidad de absorción de oxígeno. Lapresencia de sustancias germicidas puederetardar los procesos de descomposiciónbiológica. Estas alteraciones se traducen enla pérdida del oxígeno disuelto, pasando ellíquido cloacal de su condición inicial defresco, al de líquido séptico, atravesandouna etapa intermedia que se produce cuan-do se agota el oxígeno disuelto, pero sinhaberse iniciado la etapa de la descomposi-ción anaeróbica que tiene lugar en el líqui-do séptico.

1122

Sólidos en suspensión y contenido de materia orgánica

Descomposición aeróbicay anaeróbica

Materia viva

Concentración de materias oxidables biológicamente

Demanda bioquímica de oxígeno –DBO5–

Demanda química de oxígeno –DQO–

Materia inorgánica

Características biológicas

Características

del líquido

cloacal

organismos aerobios

organismos anaerobios

organismos facultativos

El contenido total de materia sólida conteni-da en el agua se define como ssóólliiddooss ttoottaalleess(SST) y comprende los sólidos tanto orgáni-cos como inorgánicos. Éstos pueden encon-trarse como ssóólliiddooss ddiissuueellttooss (SD) que nosedimentan y que se localizan en el agua enestado iónico o molecular, o como sólidos ensuspensión

Los ssóólliiddooss eenn ssuussppeennssiióónn (SS) pueden sersedimentables (Ss) que, por su peso puedensedimentar fácilmente en un período detiempo, o no sedimentables (Sc), que nosedimentan tan fácilmente por su peso espe-cífico próximo al del líquido o por encon-trarse en estado coloidal.

Para determinar los sólidos sedimentables, serealiza un ensayo introduciendo un litro demuestra en un cono de Imhoff. Los sólidosseparados al cabo de un tiempo (1-2 horas)se denominan sólidos sedimentables.

Cono Imhoff

Los ssóólliiddooss oorrggáánnii--ccooss proceden de laactividad humana;pueden ser de ori-gen animal o vege-tal. Contienen,principalmente, C,H, O, así como N,S, P y K.

Los ssóólliiddooss iinnoorrggáánniiccooss son sustancias iner-tes y no degradables, tales como minerales,arenas, tierras, etc.

Los sólidos suelen ser medidos a través de lademanda de oxígeno que causan los desa-gües (DBO –demanda bioquímica de oxíge-no– y DQO –demanda química de oxíge-no–). Otros parámetros importantes son losnutrientes, por el efecto de eutroficación quepueden causar en los cuerpos receptores,además de su importancia en el propio pro-ceso biológico de tratamiento de desagües(serie nitrogenada y fósforo).

Los desagües cloacales contienen innumera-bles organismos vivos tales como bacterias,virus, larvas y protozoarios que, en su mayoría,son liberados junto con los desechos humanos.Algunos son de suma importancia en el trata-miento de aguas residuales pues descomponenla materia orgánica compleja, transformándolaen compuestos orgánicos más simples y esta-bles; otros –denominados organismos patóge-nos– provocan enfermedades.

Los compuestos químicos que se hallan pre-sentes son muchos; podemos citar:

• urea, albúminas, proteínas, ácidos acético yláctico,

• bases jabonosas y almidones,• aceites animales, vegetales y minerales,• hidrocarburos,• gases: sulfhídrico, metano, etc.,• sales: bicarbonatos, sulfatos, fosfatos, nitri-

tos, nitratos, etc.

Los muchos productos provenientes de lavida cotidiana que se evacuan al alcantari-llado se mezclan para formar las aguas resi-

1133

En el caso de las prote-ínas, los hidratos decarbono, las grasas, sucaracterística es laposibilidad de degra-dación, y descomposi-ción por reaccionesquímicas o de losmicroorganismos.

A efectos prácticos de la ingeniería sanitaria, inte-resa destacar la composición del agua residual,considerando el tipo de sustancia incorporada:

• Materia líquida con elementos disueltos.• Materia sólida.• Materia viva.

duales domésticas, cuyo contenido se midepor su potencial de polución. Por ejemplo:aplicado a una muestra, el método quemide la DBO nos da a conocer su déficit deoxígeno y no propiamente el contenido; y, através de otros análisis determinamos sóli-dos en solución y suspensión, y la posibili-dad de sedimentación.

El análisis de las aguas residuales com-prende:

• La condición física.• Los componentes orgánicos y su estado.

SSóólliiddooss eenn ssuussppeennssiióónn yy ccoonntteenniiddoo ddee mmaattee--rriiaa oorrggáánniiccaa.. También resulta necesario con-tar con un índice que represente los elemen-tos en suspensión orgánicos e inorgánicospresentes en el agua. Cada uno de estos sóli-dos es de constitución diferente por el conte-nido orgánico e inorgánico:

• A los sólidos inorgánicos se los denominasólidos fijos (F).

• A los sólidos orgánicos se los denominasólidos volátiles (V).

Para la determinación de los sólidos se dese-ca la muestra a 103 ºC. A 700 ºC, la materia

1144

Condición física de los constituyentes principales de aguas residuales enppm; estas cifras son aplicables en forma general, pero deben determinarsepor medio de los análisis correspondientes para cada caso de importancia

Orgánica120 mg/l

Mineral40 mg/l

Orgánica45 mg/l

Mineral15 mg/l

Orgánica40 mg/l

Mineral10 mg/l

Orgánica160 mg/l

Mineral

Totales720 mg/l

Sedimentables160 mg/l

No sedimentables60 mg/l

Coloidal50 mg/l

Disuelta450 mg/l

Suspendidos220 mg/l

Filtrables500 mg/l

CONTAMINANTE

Físicos Sólidos suspendidos

Químicos Orgánicos biodegradables

Nutrientes

Orgánicos refractarios

Metales pesados

Sólidos inorgánicos disueltos

Biológicos Patógenos

orgánica se volatiliza, quedando los sólidosfijos; y, por diferencia con los que permane-cen a 103 ºC, se obtienen los volátiles.

En la tabla presentamos los contaminantes deaguas residuales.

1155

RAZÓN DE SU IMPORTANCIA

Importancia estética, por su tendencia a formardepósitos de barro y condiciones anaeróbicas.

Compuestos, principalmente, de proteínas, car-bohidratos y grasas. Son medidos en términosde DBO y de DQO. Si se descargan al ambientesin tratar, la estabilización biológica de estoscompuestos puede llevar a la disminución deloxígeno natural y al desarrollo de condicionessépticas.

Carbono, nitrógeno y fósforo son esencialesnutrientes para el crecimiento. Cuando se des-cargan al medio acuático, estos nutrientes pue-den llevar al crecimiento de vida acuática inde-seable. Cuando son descargados sobre tierraen cantidades excesivas, pueden ocasionar lacontaminación de aguas subterráneas.

Estos productos orgánicos tienden a resistirlos métodos convencionales de tratamiento deaguas residuales. Ejemplos típicos los consti-tuyen los surfactantes, fenoles y pesticidasagrícolas.

Debido a su naturaleza tóxica, algunos metalespesados pueden impactar negativamente sobrelos procesos de tratamiento biológico de aguasresiduales y sobre la vida de las corrientesacuáticas.

Constituyentes inorgánicos como calcio, sodio yazufre son adicionados al agua natural comoresultado de su uso; pueden necesitar serremovidos para reutilizar el agua.

Provocan enfermedades transmisibles pororganismos patógenos en el agua.

El líquido cloacal es de naturaleza suma-mente compleja. Su análisis no dilucida sucomposición total. Los análisis adquierenverdadero valor cuando se dispone de unaserie que permite obtener conclusionesestadísticas.

El análisis de las aguas residuales permitedeterminar la naturaleza de las aguas residua-les y su potencial de polución, en su estado ori-ginal, a lo largo de su curso en las alcantarillaso en las varias etapas de tratamiento.

Las características físicas del efluente cloacalson: temperatura, olor, color y turbiedad. Loscompuestos químicos que contiene el líquidocloacal pueden clasificarse en dos grandesgrupos: inorgánicos y orgánicos.

Las sustancias químicas inorgánicas máscomunes están formadas por sulfatos, carbo-natos y cloruros de calcio, magnesio, sodio,potasio y hierro. Los componentes orgánicosdel líquido cloacal están compuestos, en granparte, por proteínas, glúcidos y lípidos.

Las proteínas y los subproductos de su meta-bolismo y descomposición son las materiasproductoras de nitrógeno en los desechos. Lafuente principal de nitrógeno en los líquidoscloacales es la urea, la que se descomponerápidamente en anhídrido carbónico y amo-níaco. Las proteínas también pueden contri-buir a agregar azufre a los desechos, el cual–por reducción– se puede desprender enforma de ácido sulfhídrico.

Los glúcidos, fundamentalmente azúcares yalmidones, son los primeros en ser atacadospor las bacterias, con producción de ácidosorgánicos. Por esto, en el líquido cloacal sép-tico, el pH puede ser inferior al del líquidofresco.

Los lípidos se descomponen y producen olo-

res desagradables; son responsables de la for-mación de espuma en la unidad de sedimen-tación y recubren otras partículas orgánicas.Los microorganismos presentes en el líquidocloacal varían en tipo y número, de acuerdocon su composición. Los microorganismospueden ser: hongos, protozoarios, algas, bac-terias y virus.

El líquido cloacal crudo puede contenermillones de bacterias por mililitro, incluyen-do coliformes, estreptococos, proteus y otrasoriginadas en el tracto intestinal del hombre.El líquido cloacal puede ser también unafuente potencial de protozoarios, bacterias yvirus patógenos, tales como los agentes cau-santes de la disentería, cólera, fiebre tifoidea,virus de la poliomielitis y de la hepatitisinfecciosa.

Los microorganismos que intervienen en lapurificación del líquido cloacal actúan oxi-dando o reduciendo, según sea el medio:

• En ambiente anaeróbico pueden reducir laurea, hidrolizar las proteínas y la celulosa,emulsionar las grasas, reducir los nitratos ysulfatos y producir metano, dióxido de car-bono y amoníaco.

• En ambiente aeróbico producen nitritos ynitratos, dióxido de carbono y agua.

DDeessccoommppoossiicciióónn aaeerróóbbiiccaa yy aannaaeerróóbbiiccaa..Existen, entonces, dos medios para descom-poner el contenido orgánico de las aguasresiduales:

• Donde la bacteria es capaz de utilizar eloxígeno libre en los procesos de su vida, seproduce descomposición aeróbica.

• Donde la bacteria debe extraer el oxígeno delos compuestos pues no hay oxígeno libre, seproduce descomposición anaeróbica.

1166

En un ambiente favorable dado puedeaprovecharse a voluntad uno u otro méto-do, y ambos son útiles. Por lo común, losbarros se tratan por métodos anaeróbicos;y, al contrario, los sólidos en solución o encondición coloidal, se tratan por métodosaeróbicos.

Por regla general, de esta manera logramosalcanzar la mejor economía, lo cual no quie-re decir que no podemos lograr éxito eligien-do uno independientemente del otro.

MMaatteerriiaa vviivvaa.. Entre la materia viva incorpora-da a las aguas, abarcada con la denominaciónde microorganismos, pueden citarse: virus,

algas, protozoos, bacterias, hongos, insectos,rotíferos, etc.

Los microorganismos pueden ser ppaarráássiittooss, siviven a expensas de otro organismo vivo; ytienen características de benignos o de patóge-nos. Estos últimos pueden ser causa de enfer-medades que afectan directamente al hombre,como hepatitis, fiebres tíficas, cóleras, salmo-nelosis, disenterías, etc., que marcan el peligropotencial de las aguas residuales.

La importancia de la bacteriología de lasaguas de alcantarillado se justifica al señalarque, de los 20 g/h.d en las heces, el 25 %son bacterias, cuyo número se estima en2,5. 1010 bacterias por gramo. Las bacteriascoliformes son las más abundantes; de ellas,los coliformes fecales constituyen el 30 al40 %. Con independencia de los coliformesy del escherichia coli se encuentran losestreptococos, lactobacillus, estafilococos,proteus y pseudomonas, y especies bacteria-nas esporógenas.

Las bacterias pató-genas se excretan,generalmente, deforma intermitentey en cantidadesvariables, según elestado de salud dela población. Entrelos principalesorganismos que seencuentran en lasaguas residuales, se pueden citar los gérmenessalmonella, sigella, brucella, microbacterium,leptospira.

Otra clasificación importante es la basada enla posibilidad que tienen los microorganis-mos para la captación de oxígeno, como ele-mento básico energético de su vida.Atendiendo a esta característica:

1177

Los líquidos residuales de la industriaalimenticia se caracterizan por tener

alta concentración de materia orgánica ypueden tratarse en plantas similares a las delíquidos cloacales; pero otras industrias pue-den alterar las condiciones de las plantasdiseñadas para desagües cloacales cuandoéstos son de carácter muy tóxico, muy ácido,muy alcalino o de cualquier naturaleza queperturben los procesos fisicoquímicos y bio-químicos que van efectuándose que, en cier-tas proporciones, impiden los procesos enzi-máticos de los microorganismos o, incluso,producen su muerte.

En el recurso didáctico Planta de trata-miento de aguas residuales se puedeensayar el tratamiento de aguas residualesprovenientes del alcantarillado cloacal y delas industrias alimenticias.

Un aspecto importan-te, que nunca debeolvidarse, es la super-vivencia de los micro-organismos, que pue-den ocasionar conta-minación en verduras,cultivos, praderas y enlas aguas.

Decíamos que un grupo de microorganismoses patógeno y puede originar serios proble-mas sanitarios al hombre; pero, convienedejar en claro aquí que, por otro lado, exis-ten legiones de microorganismos que colabo-ran con la naturaleza, ayudando a un conti-nuo reciclado, reutilización de la materia,cerrando ciclos tan importantes como los delcarbono, nitrógeno, fósforo y azufre.

Formando parte de la materia viva del líqui-do cloacal también es posible encontrar orga-nismos macroscópicos, que son visibles,como gusanos, insectos y otras formas queayudan a la descomposición biológica de lamateria orgánica.

CCoonncceennttrraacciióónn ddee mmaatteerriiaass ooxxiiddaabblleess bbiioollóóggii--ccaammeennttee.. Los compuestos orgánicos natura-les contienen carbono, hidrógeno y oxígeno–que constituyen los elementos principales–así como nitrógeno, fósforo y azufre; son deorigen vegetal o animal, y pueden estar cons-tituidos por:

• 40-60 % de proteínas• 25-50 % de carbohidratos• 10 % de lípidos

Los seres vivos utilizan estos compuestoscomo la fuente energética a través de la oxi-dación biológica que se produce en el seno

del agua –hasta su mineralización–; dehecho, el oxígeno se convierte en índice fun-damental para la definición y el control de lasaguas residuales. Esta cantidad de oxígenoen el agua puede ser incrementada por:

• Captación del oxígeno a través de la super-ficie de la interfase agua-aire.

• Acción fotosintética debida, principalmen-te, a las algas verdes.

La cantidad de oxígeno puede disminuir porrespiración de los microorganismos, por ele-vación de la temperatura, por reacciones quí-micas y por la acción metabólica de losmicroorganismos.

La materia orgánica absorbe de forma naturaluna cierta cantidad de oxígeno hasta sumineralización, ya sea por procesos químicoso biológicos de oxidación que se dan en elseno del líquido. El índice para medir estefenómeno puede efectuarse mediante el aná-lisis de parámetros tales como:

a.demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), b.demanda química de oxígeno (DQO).

DDeemmaannddaa bbiiooqquuíímmiiccaa ddee ooxxííggeennoo ((DDBBOO55)).. LaDBO es la cantidad de oxígeno disuelto con-sumida por un agua residual durante la oxi-dación por vía biológica de la materia orgáni-

1188

CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

Aerobios Se caracterizan por captar de forma directa el oxígeno disuelto en elagua.

Anaerobios Obtienen el oxígeno por descomposición de la materia orgánica consti-tuida por tres o más elementos (C, H, O, N, S, P, K).

Facultativos Pueden adaptarse a las condiciones aerobias o anaerobias, dependien-do de la existencia o no de oxígeno disuelto en las aguas.

Los compuestos

naturales

del carbono

ca biodegradable presente en ella, en deter-minadas condiciones de ensayo (20 ºC, pre-sión atmosférica, oscuridad y muestra dilui-da con agua de dilución con oxígeno dispo-nible durante el período de incubación).

En algunos casos, cuando se trata de líquidoscloacales con elevados contenidos de líquidosindustriales, es necesario que el agua de dilu-ción contenga nutrientes y también puedenecesitarse agregar un cultivo bacteriano.

El ensayo se realiza llenando uno o variosfrascos con el agua cruda a analizar más elagua de dilución en distintas proporciones;estos frascos se tapan y se colocan en incu-bación en un lugar oscuro, a 20 ºC.Transcurrido un cierto tiempo, se determinala cantidad de oxígeno consumido en fun-ción de la cantidad de oxígeno disuelto delas muestras.

El período de incubación es, generalmente, de5 días a 20 ºC. Pueden utilizarse otros períodosde tiempo y temperaturas –pero, esta últimadebe ser constante a lo largo de todo el ensa-yo–. La presión también influye en el ensayo,pero su variación no es muy significativa.

En las curvas de la figura puede observarsela evolución de la DBO en función del tiem-po y de la temperatura; a diferente tempera-tura se obtienen distintos resultados, ya quelas velocidades de reacción bioquímica sonfunción de ella.

La oxidación bioquímica es un proceso lento y,teóricamente, tarda un tiempo infinito en com-pletarse. Transcurridos 20 días, la oxidación haalcanzado entre un 95 a 99 %; y, en el plazo de5 días utilizado en el ensayo de DBO5, la oxi-dación ha llegado hasta un 60 a 70 %.

La curva está formada por dos etapas. En laprimera (línea completa) se produce la des-

composición de los compuestos del carbono;ésta se inicia inmediatamente y, con una tem-peratura de 20 ºC, concluye aproximada-mente a los 20 días. La segunda etapa (líneade trazos), en la que se produce la descom-posición de los compuestos nitrogenados, seinicia al cabo de algunos días (con 20 ºC a los10 o 15 días).

Entre las desventajas de la DBO se encuen-tran las de requerir:

• elevada concentración de bacterias activas.• agregado de nutrientes, en algunos casos,• pretratamiento, si existen residuos tóxicos,• reducir los efectos de los organismos nitri-

ficantes,• prolongado tiempo para obtener resultados,

Con ella, además, sólo se miden los produc-tos biodegradables.

DDeemmaannddaa qquuíímmiiccaa ddee ooxxííggeennoo ((DDQQOO)).. LaDQO es la cantidad de oxígeno disuelto,consumida por un líquido residual durantela oxidación de la materia orgánica por víaquímica, provocada por un agente químicofuertemente oxidante.

1199

Como agente químico oxidante se utiliza eldicromato de potasio y, para facilitar la oxi-dación de ciertos compuestos orgánicos, seagrega un catalizador (sulfato de plata). Si elensayo se realiza en frío, la determinacióntarda aproximadamente 2 horas; pero, si seefectúa a elevada temperatura, la oxidacióntarda 30 minutos.

La oxidación se produce sobre las sales mine-rales oxidables y sobre la materia orgánicabiodegradable; por lo tanto:

Esto, porque es mayor el número de com-puestos que pueden oxidarse por vía quími-ca que biológicamente.

En muchos líquidos cloacales es posible esta-blecer correlaciones entre los resultados de laDQO y los de la DBO.

La DQO permite medir la materia orgánicaen líquidos cloacales e industriales que con-tengan compuestos tóxicos para la vida bio-lógica.

MMaatteerriiaa iinnoorrggáánniiccaa.. Algunos componentesinorgánicos tienen especial importancia, yaque permiten detectar la descarga de desa-gües industriales.

PPHH.. El pH es la concentración del ión hidró-geno. Los desagües cloacales tienen valor pró-ximo a 7, adecuado para los organismos neu-trófilos. Valores altos o bajos del pH significanla aparición de desagües industriales. Paragarantizar los procesos biológicos, debe con-trolarse el pH entre 6.2 y 8.5; de esta forma,no se generarán problemas de inhibición.

CClloorruurrooss.. El ión cloruro está presente siem-pre en los líquidos cloacales; el aporte por

heces humanas es de unos 6 g cloruros/ (hab.día). En los lugares donde la dureza del aguaes elevada, los ablandadores pueden incor-porar grandes cantidades de cloruros al líqui-do cloacal.

La infiltración en la red de desagües cloacalesde aguas subterráneas cercanas a aguas sala-das o al mar es otra fuente de cloruros y desulfatos.

Su consideración sirve para detectar vuelcosindustriales, cuando su concentración pre-senta oscilaciones fuertes o valores muy dis-tintos a los del líquido cloacal.

La salinización del líquido cloacal inhibe laacción de los microorganismos en las plantasde tratamiento; comienzan a presentarse pro-blemas cuando los cloruros alcanzan los3.500 mg/l.

NNiittrróóggeennoo.. El nitrógeno presente en el líqui-do cloacal fresco se encuentra, principalmen-te, en la forma de urea y materia proteica. Porla acción de las bacterias se transforma ennitrógeno amoniacal, ya sea como ión amo-nio (pH inferior a 7) o como amoníaco (pHsuperiores a 7). La edad del líquido cloacalestá indicada, entonces, por la cantidad deamoníaco presente.

En un ambiente aerobio, las bacterias puedenoxidar el nitrógeno amoniacal a nitritos y nitra-tos. El predominio del nitrógeno del nitratoindica que el líquido cloacal se ha estabilizadocon respecto a la demanda de oxígeno.

FFóóssffoorroo.. El líquido cloacal puede contenerde 6 a 20 mg/l de fósforo; éste es aportadopor las excretas humanas, detergentes, etc.El fósforo es un elemento imprescindiblepara el desarrollo de los microorganismosde las aguas y, en consecuencia, para ladepuración biológica.

2200

DQO agua residual > DBO agua residual

AAzzuuffrree.. Los sulfatos se encuentran presentes enel líquido cloacal; son reducidos químicamen-te a sulfuros y a sulfuro de hidrógeno por lasbacterias, en condiciones anaeróbicas. El sulfu-ro de hidrógeno SH2 puede ser oxidado bioló-gicamente a ácido sulfúrico, el cual es corrosi-vo para las cañerías de cemento.

GGaasseess.. Los gases más frecuentes encontradosen el líquido cloacal sin tratar son: nitrógeno(N2), oxígeno (O2), anhídrido carbónico(CO2), sulfuro de hidrógeno (SH2), amonía-co (NH3) y metano (CH4). Los tres primerosson gases comunes de la atmósfera y seencuentran en todas las aguas que estánexpuestas al aire; los otros se originan por ladescomposición de la materia orgánica pre-sente en el líquido cloacal.

OOxxííggeennoo ddiissuueellttoo.. El oxígeno disuelto esnecesario para la respiración de los microor-ganismos aerobios; pero es ligeramente solu-ble en el agua y su presencia en la solucióndepende de: la solubilidad del gas, la presiónparcial del gas en la atmósfera, la temperatu-ra, la pureza del agua (salinidad, sólidos sus-pendidos, etc.).

La presencia de oxígeno disuelto en el aguaresidual es deseable, porque evita la forma-ción de olores desagradables; en los meses deverano, los niveles de oxígeno disuelto tien-den a disminuir, haciéndose críticos, porqueaumenta la velocidad de las reacciones bio-químicas que lo utilizan.

SSuullffuurroo ddee hhiiddrróóggeennoo.. Se forma por la des-composición de la materia orgánica que con-tiene azufre, o por la reducción de sulfitos ysulfatos minerales. No se forma en presenciade un abundante suministro de oxígeno. Esun gas incoloro, inflamable, con olor a hue-vos podridos. El ennegrecimiento del aguaresidual y del barro se debe a la formación desulfuro de hidrógeno que se combina con el

hierro presente para formar sulfuro ferroso(SFe). Durante la descomposición anaeróbicapueden generarse otros compuestos volátilescomo el indol, escatol y mercaptanos quepueden producir olores peores que el del sul-furo de hidrógeno.

MMeettaannoo.. El metano es el principal subpro-ducto de la descomposición anaerobia de lamateria orgánica del líquido cloacal. Es unhidrocarburo incoloro e inodoro de granvalor como combustible. En el líquido cloa-cal no suelen encontrarse grandes cantida-des, debido a que pequeñas cantidades deoxígeno son tóxicas para los organismos res-ponsables de la producción del metano.

CCaarraacctteerrííssttiiccaass bbiioollóóggiiccaass ddeell llííqquuiiddoo ccllooaaccaall..Los aspectos biológicos incluyen los microor-ganismos que se encuentran en el líquidocloacal, los que intervienen en el tratamientobiológico y los que se utilizan como indica-dores de polución.

Los grupos principales de organismos quese encuentran en las aguas residuales sedividen en:

• Protistas: bacterias, hongos, protozoos yalgas.

• Plantas: las de semilla, helechos, musgos yhepáticas.

• Animales: vertebrados e invertebrados.

Los virus –que también se encuentran en ellíquido cloacal– se clasifican según el sujetoinfectado.

BBaacctteerriiaass.. Son las encargadas de la descompo-sición y estabilización de la materia orgánica.

AAllggaass.. Cuando las condiciones son favorables,pueden reproducirse rápidamente cubriendoríos, lagos y embalses, produciendo eutrofica-

2211

ción. Las descargas de líquido cloacal crudo otratado, rico en nutrientes biológicos, favore-cen la eutroficación. La presencia de algas afec-ta las fuentes de agua porque pueden causarproblemas de olor y sabor; además, puedenalterar el valor de las aguas superficiales parausos recreativos por el crecimiento de ciertasespecies de peces y de otro tipo de vida acuáti-ca. En el tratamiento del líquido cloacal puedeser necesario controlar o eliminar el carbono,las distintas formas del nitrógeno y del fósforoy otros elementos –como el hierro y el cobalto–a efectos de eliminar nutrientes que eviten laeutroficación.

PPrroottoozzooooss.. Los más importantes son amebas,flagelados, ciliados libres y fijos. Se alimentande bacterias y de otros protistas microscópicos,y son importantes en los procesos biológicos yen la purificación de los ríos, por mantener elequilibrio entre los distintos microorganismos.

OOrrggaanniissmmooss ccoolliiffoorrmmeess.. Las bacterias colifor-mes forman la flora intestinal de hombre; noson patógenas para él y pueden destruir lamateria orgánica en los procesos biológicosde tratamiento del líquido cloacal. Una per-sona evacua entre 100.000 y 400.000 millo-nes de organismos coliformes por día.

Los organismos patógenos son evacuados porlos seres humanos que tienen una enfermedado que son portadores de alguna. Estos organis-mos excretados por el hombre causan enfer-medades del sistema gastrointestinal como lafiebre tifoidea, disentería, diarrea y cólera.

Como el número de organismos patógenospresentes en el líquido cloacal y en aguascontaminadas es reducido y difícil de aislar,los organismos coliformes se utilizan comoindicador de que los organismos patógenostambién pueden estar presentes; su ausenciaindica que el agua se halla exenta de organis-mos productores de enfermedades.

La materia orgánica es un medio óptimo parael desarrollo de las bacterias y, por otro lado,el número de microorganismos en los verti-dos es elevado. Así, en vertidos de una ciu-dad sobre un cauce pueden detectarse, porcada 100 ml:

• 300 . 106 aerobios, • 25 . 106 coliformes y • 5 . 106 estreptococos.

Se observa, en consecuencia, la necesidad decontemplar estos índices. Para su determina-ción se han escogido microorganismos deorigen humano y de fácil detección. Así, nor-malmente, se determinan:

• Colimetría por enriquecimiento en caldolactosa estándar.

• Estreptometría, estreptococos en caldo glu-cosado.

• Colonias en agar (a 37 ºC y 48 horas).

• Colonias de anaerobios tipo clostridiumwelchii en agar Wilson.

Selección del método detratamientoLos determinantes más importantes en laselección del sistema de tratamiento de aguasresiduales son:

• la naturaleza del agua residual y

• los requerimientos de uso o disposición delefluente.

Por esto, la solución de un problema de tra-tamiento de aguas residuales se despliega en:

2222

Las condiciones óptimas de operación y man-tenimiento de un sistema de tratamiento deaguas residuales dependen de las característi-cas físicas, sociales y económicas preponderan-tes en el sitio de localización de la planta, lasque se tienen en cuenta al definir el diseño delsistema; son ellas las que establecen la confia-bilidad, la flexibilidad, los requerimientos depersonal técnico, el grado de automatización yde control de proceso, y los costos de la opera-ción y del mantenimiento.

Un sistema de tratamiento de aguas residua-les de diseño y eficiencia excelente pero concostos de operación y mantenimiento altos–que el explotador no tiene capacidad de sol-ventar–, resulta una mala opción; porque, laexperiencia indica que el costo inicial y loscostos de operación y mantenimiento consti-tuyen el factor primordial al adoptar unasolución de contaminación hídrica exitosa.Por otra parte, un sistema de tratamiento debaja confiabilidad no garantiza la producciónde un efluente de la calidad requerida y con-vierte la operación del sistema en un proble-ma que obliga a poner atención y a destinarrecursos excesivos a esta actividad. La dispo-nibilidad de personal técnico altamente cali-ficado y de suficientes recursos económicostambién es un requisito decisivo para la

adopción de diseños con equipos mecánicoscomplejos.

Los principales factores de importancia en laselección de procesos y operaciones de trata-miento son:

• FFaaccttiibbiilliiddaadd.. El proceso debe ser factible y,por consiguiente, compatible con el dine-ro disponible, el terreno existente, y laaceptabilidad del cliente o de la comuni-dad propietaria.

• AApplliiccaabbiilliiddaadd.. El proceso debe ser capaz deproveer el rendimiento solicitado; es decir,estar en capacidad de producir un efluentecon la calidad requerida, para el rango decaudales previsto.

• CCoonnffiiaabbiilliiddaadd.. El proceso debe ser lo másconfiable posible; esto es, contar con con-diciones óptimas de trabajo que sean difíci-les de alterar, tener capacidad de soportede cargas y caudales extremos, y mínimadependencia de tecnología u operacióncompleta.

• CCoossttooss.. El proceso debe ser de costo míni-mo. La comunidad o el propietario debenser capaces de costear todos los compues-

2233

ETAPAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Caracterización del agua residual cruda y definición de las normas de vertimiento.

Diseño conceptual de los sistemas de tratamiento propuestos, incluyendo la selección de losprocesos de cada sistema, los parámetros de diseño y la comparación de costos de las alter-nativas propuestas.

Diseño detallado de la alternativa de costo mínimo.

Construcción.

Operación y mantenimiento del sistema construido.

tos del sistema de tratamiento, así como suoperación y su mantenimiento.

Las características del afluente, por su parte,determinan la necesidad de un pretratamientoparticular, de uno primario o de un trata-miento secundario, así como el tipo de trata-miento (físico, químico, biológico o combina-do), la necesidad de neutralización o de igua-lamiento, y el tipo de tratamiento biológico.

La cantidad y lacalidad del lodoproducido deter-minan la comple-jidad del trata-miento requeridopara su disposi-ción adecuada.

Los diferentes tra-tamientos existen-tes constan de las mismas etapas en todos loscasos:

1. Pretratamiento2. Tratamiento primario3. Tratamiento secundario –biológico–4. Tratamiento terciario 5. Desinfección

En toda planta depuradora se realiza un pprree--ttrraattaammiieennttoo que permite eliminar los sólidosgruesos y los elementos de grandes dimen-siones; éste se realiza mediante rejas gruesasy finas. Tiene como objetivo remover delagua residual aquellos componentes quepueden causar dificultades de operación ymantenimiento en los procesos posteriores.Los sólidos –arenas, tierra y otros sólidos denaturaleza mineral– se separan medianteunidades llamadas desarenadores. En algu-

nos casos y según las características delafluente, se realiza la separación de las grasasmediante desengrasadores.

En el ttrraattaammiieennttoopprriimmaarriioo se elimi-nan, fundamental-mente, los sólidosen suspensión,materia orgánica uorganismos pató-genos, mediantesedimentación uotro medio.

Constituye un modo de preparar el agua parael tratamiento secundario y se efectúa pormedio de unidades llamadas sedimentadoresprimarios1.

Los métodos corrientes para el tratamiento delas aguas residuales se han desarrollado, por logeneral, con dos propósitos, que son: la capta-ción de los sólidos sedimentables y la estabili-zación biológica. Se trata de imitar los procesosde la naturaleza, poniéndolos bajo control yacelerándolos por medio de instalaciones.

El ttrraattaammiieennttoo sseeccuunnddaarriioo se utiliza pararemover DBO soluble y sólidos suspendidos;incluye los procesos de lodos activados, fil-tros percoladores, sistemas de lagunas y sedi-mentación.

El ttrraattaammiieennttoo tteerrcciiaarriioo supone la necesidadde remover nutrientes para prevenir la eutro-ficación de cuerpos receptores o de mejorarla calidad del efluente secundario, con el finde adecuar el agua para su reutilización.

La ddeessiinnffeecccciióónn realizada con cloro gaseosoo soluciones de clorogeno basa su acción

2244

La mejor opción es unproceso sin problemasde tratamiento y dispo-sición de lodos.Los procesos sencillosrequieren menos per-sonal, menor adiestra-miento profesional y,por tanto, son másventajosos.

Dependiendo de latecnología de la plantade tratamiento, estasunidades son elimina-das; así sucede en elcaso de tratamientosecundario con oxida-ción total o mediantelagunas aireadas, y enplantas pequeñas.

1 Aquellos procesos primarios en los cuales se mejoran los resultados por medio de la utilización de coagulantes químicos –tales como las sales de aluminio o hierro ycal– reciben el nombre de tratamientos primarios avanzados. Como procedimiento auxiliar, el tratamiento cumple un fin en aquellos casos en que se requiere obte-ner efluentes de una calidad bastante superior a la que resulta del tratamiento primario, aunque no justifican un tratamiento completo.

desinfectante del cloro en su muy elevadareactividad, que determina reacciones inme-diatas con la mayoría de los compuestosorgánicos e inorgánicos.

La nitrificación parcial o total de un efluen-te cloacal, consiste en la oxidación parcial o

total del nitrógeno amoniacal, transformán-dolo en nitritos y nitratos. En estos efluen-tes, dado que parte o todos los compuestosamoniacales han sido oxidados, pasando aser compuestos oxigenados del nitrógeno,es mucho menor la cantidad de cloro quereaccionará con los pocos compuestos

2255

1. Pretratamiento. No afecta la materia orgánica2. Tratamiento primario. Separación líquido / sólido sedimentable3. Tratamiento secundario. Para sólidos no sedimentables4. Tratamiento terciario.Complementario del secundario

Esquema secuencial de una planta de tratamiento de líquidos cloacales

Entrada arenasresiduos

Rejas residuos

Desarenadores arenas

Desengrasadores grasas

Sedimentaciónprimaria

barros

Sedimentaciónsecundaria

barros

Optativos

Desinfección FiltraciónCloración

Decantación dinámica

Lechospercoladores

Tratamientosquímicos

Digestiónaeróbica

Playa desecado

Filtros devacío

Filtrosprensa

Centrifugación

Digestiónanaeróbica

Barros activados

Barrosexcedentes del

tratamiento

Secado debarros

Lagunas

a playas de secadoa relleno sanitariootros

1 Residuos

Barros2

3

4

Entre los tratamientos preliminares podemosnombrar:

1.1. Rejas1.2. Tamices1.3. Desarenadores

amoniacales presentes; es decir, será menorla demanda de cloro y, por lo tanto, tam-bién lo será la dosis necesaria para una efi-caz desinfección.

La hidrólisis del cloro en el líquido cloacal dalugar a varios subproductos, de los cuales losmás activos como desinfectantes son lossiguientes, en orden decreciente de actividad:

• ácido hipocloroso,• ión hipoclorito,• monocloraminas,• dicloraminas.

Estos compuestos clorados reaccionan conlos materiales genéticos (ácidos nucleicos) yproteicos de los microorganismos, produ-ciendo alteraciones en su desarrollo, en sumetabolismo y en su reproducción.

En general, es imposible predecir el conjun-to de estos compuestos que resultará de la

cloración de un efluente cloacal, dada la granvariedad de sustancias orgánicas presentes enel líquido a clorar, por lo que suelen consti-tuir una fracción desconocida al momentodel proyecto, identificada como fracción totalde halógenos orgánicos o fracción TOX–Total Organic X–, donde X representa alcloro, iodo y bromo). Dentro de esta frac-ción, los trihalometanos (identificados con lasigla THM) de los cuales, uno de los másconocidos es el cloroformo, están señaladoscomo causantes de cáncer en animales. Elvuelco de efluentes con trihalometanos enaguas que luego se utilizarán para ingestahumana, introduce el riesgo de incorporaragentes carcinógenos en la alimentación delos usuarios del sistema de agua potable.

Hasta que se aclaren definitivamente estascuestiones, lo recomendable es no efectuar lacloración del afluente final; porque, además,muchos de los halógenos orgánicos formadosson no biodegradables.

2266

El objetivo del pretratamiento es el de remover elmaterial flotante y en suspensión acarreado porlas aguas residuales tales como papel, trapos,cáscaras, pedazos de madera, tapones de bote-lla, latas, arena y grava, cuya presencia en elefluente perturbaría el tratamiento total y el efi-ciente funcionamiento de las maquinarias, equi-pos e instalaciones de las unidades de tratamien-to de la planta.

1. Pretratamiento REJAS

SSeeggúúnn ssuu iinncclliinnaacciióónnHorizontalesVerticalesInclinadas

SSeeggúúnn ssuu ffoorrmmaa RectasCurvas Tipo canasto

SSeeggúúnn llaa sseeppaarraacciióónn eennttrree llaass bbaarrrraass Gruesas, con espaciamientos entre 5 a 15 cm.Medias, con espaciamiento entre 1.5-2 a 5 cm.Finas, con espaciamientos entre 1 a 1.5-2 cm.

SSeeggúúnn llaa ffoorrmmaa ddee lliimmppiieezzaa Manual Mecánica

11..11.. RReejjaass.. Son construidas con barras metáli-cas, distribuidas paralelamente, colocadas ver-ticalmente e igualmente espaciadas. El espacia-miento está dado por la clase de material quese quiere remover y por la forma en que se vaa retirar el material retenido.

Debido a que la limpieza manual es más espo-rádica, el espaciamiento de las rejas es mayor ylas barras tienden a inclinarse a los límitessuperiores de los valores dados. En general, lasrejas gruesas son de limpieza manual.

La utilización de rejas de tipo manual omecánico está determinada por el tipo deplanta de tratamiento y por la cantidad de

material retenido. El mantenimiento de lasrejas mecánicas requiere más cuidado que elde las manuales, por lo que las primeras sólose recomiendan para instalaciones grandes.

2277

Rejas inclinadas

Rejas de limpieza manual; dimensiones recomendadas

hL = 2.30 a 2.50 mhC = No superior a 1.20 mα = 30° a 45°

L1 = No superior a 1.50 m; preferentemente, no mayor a 1.00L2 = 2.00 m

Reja de limpieza manual

2288

Reja de limpieza manual

2299

Reja inclinada de limpieza mecánica

La cantidad de material retenido está en fun-ción inversa al espaciamiento de las barras ysujeta a condicionantes climáticos. Los datosreportados en investigaciones2 son:

EEssppaacciiaammiieennttoo ddee llaass bbaarrrraass eenn rreejjaass ddee pprreettrraattaa--mmiieennttoo ddee llííqquuiiddooss ccllooaaccaalleess

AAbbeerrttuurraa ((ccmm)) CCaannttiiddaadd ll//mm33

2,0 0,0382,5 0,0233,5 0,0124,0 0,009

2 Según Schroepfer, valores reportados para los Estados Unidos deNorteamérica.

El material retenido se caracteriza por poseerun 85 % de material combustible y de 80 a90 % de agua, una densidad de 0,7 a 1,0 kgpor litro y un poder calórico de 2.200 a 6.600BTU por kilogramo, en estado húmedo, y de30.000 BTU por kilogramo en estado seco.

El material removido en las rejas puede dis-ponerse de las siguientes formas:

• Incinerado.• Enterrado.• Transportado fuera de la planta.

Debido al alto contenido de humedad, la dis-posición por incineración del material remo-vido requiere que éste sea secado previamen-te y el empleo de combustible suplementario.

Cuando el material es dispuesto por enterra-

miento, se debe tener cuidado de cubrirlocon una capa de tierra de 30 a 50 cm deespesor ya que, de no ser así, se presenta elproblema de proliferación de roedores, mos-cas y demás vectores.

Cuando la limpieza de las rejas se hacemanualmente, es necesario contar con espa-cio para el almacenamiento del materialremovido; éste no debe dejarse acumular pormás de tres horas, por ningún motivo.

El transportado fuera de la planta es reco-mendable donde pueda haber gran cantidadde residuos filamentosos, de frutas etc.

11..22.. TTaammiicceess.. El proceso de tamizado es neta-mente físico y se utiliza para eliminar los resi-duos sólidos. Hay tamices con separación dehasta 0.2 m, aún cuando los que más habitual-mente se utilizan son de 1 mm de abertura.

3300

EEjjeemmpplloo ddee ccoommppoossiicciióónn ddeell mmaatteerriiaall rreetteenniiddoo ppoorr llaass rreejjaass dduurraannttee eell pprreettrraattaammiieennttoo ddee llííqquuiiddooss

ccllooaaccaalleess ––SSaaoo PPaauulloo.. BBrraassiill––

Papel 10 a 70 %Estopa 10 a 20 %Trapos y tejidos 5 a 15 %Materiales diversos 20 a 60 %

TAMICES

• Planos estáticos• Curvos estáticos• Giratorios con sistema de limpieza• Con superficies móviles

Tamiz rotativo

11..33.. DDeessaarreennaaddoorreess.. Permiten la remoción deelementos en suspensión, sólidos inorgánicospresentes en las aguas negras, constituidos porarenas, grava, arcillas, ceniza y tierra, los queperjudican el tratamiento posterior. Porque,por abrasión, las arenas aceleran el desgastesobre los elemen-tos mecánicos enmovimiento y pro-ducen la obstruc-ción de las estruc-turas de trata-miento, al reducirsu vida útil y algenerar sobrecar-gas de barros,depósitos en lasc o n d u c c i o n e shidráulicas, tube-rías y canales,abrasión en rode-tes de bombas yequipos, disminu-yendo la capaci-dad hidráulica.

Las arenas no son putrescibles y tienen velo-cidades de sedimentación superiores a las delos sólidos orgánicos que sí se pudren.

Los desarenadores son depósitos donde, porreducción de la velocidad de flujo, se produ-ce la retención de las arenas que se acumu-lan en el fondo. Los desarenadores se ubicanantes de los equipos mecánicos (bombas des-menuzadoras) y son precedidos por las rejas.

Su diseño se asemeja al de un canal cuyo pro-pósito fundamental es el de mantener unavelocidad de flujo tal que no supere –ni porexceso ni por defecto– cierto rango preestable-cido, que es del orden de 30 cm/s con ± 20 %.

El procedimiento utilizado para poder separarla arena del agua residual consiste en provocar

una reducción de la velocidad del flujo pordebajo de los límites de precipitación de losgranos de dichas arenas, pero por encima delos de sedimentación de la materia orgánica.

Tenemos:

Así, la teoría indica que manteniendo Qconstante para cualquier valor R (que estaráfijado por el diámetro de las partículas quequeremos remover), habrá un área superfi-cial A = b . l inversamente proporcional.

O sea: El área b . l será necesariamente mayorsi se seleccionan partículas más pequeñaspara ser extraídas, y viceversa. Además, nohace falta que la profundidad del estanquesea mayor que la que corresponde a la dis-tancia vertical que ha de caer la partículadurante el período de su travesía o retención.

En la práctica, hay que tomar en cuentamuchos otros factores además de los teóricos.Después de todo, no podemos diseñar unestanque de dimensiones tales que varíen conel valor variable de Q, ni desatender la desi-

CCaauuddaall QQ SSeecccciióónn ((SS)) xx VVeelloocciiddaadd ((VV))

Partícula: P Q = S . VDistancia: d Q = b . d . VTiempo: t Q = b. d . l / tVelocidad horizontal: V = l / t Q = b . l. RVelocidad de caída: R = d / t Q = A . R

3311

La separación de are-nas no se realiza con-juntamente con ladecantación (sedimen-tación primaria). Debido a la complica-ción que produce lamezcla de lodos yarena, ésta ocasiona-ría una mayor densi-dad de los barros yharía más difícil suseparación de lasparedes y fondo de losdepósitos y conduc-ciones, aumentando elriesgo de atascamien-tos en canales.

Trayectoria de la partícula en un flujo horizontal

gualdad de las velocidades a través de la sec-ción, en términos de la velocidad promedio nide la distribución casual de las partículas en elflujo, ni pasar por alto muchas condicionesque distan mucho de ser las ideales.

Por ejemplo. Si buscamos el área superficial,en metros cuadrados, que requiere teórica-mente un tanque desarenador a fin de elimi-nar los sólidos suspendidos cuya velocidadde sedimentación es mayor de 2.0 mm/s,siendo el gasto de 10.000 m³/día.

La experiencia enseña que, en un tanquedesarenador de poca profundidad, de una sec-ción y una longitud tales que la velocidad

promedio del flujo esté comprendida entre0,15 y 0,30 m/s, el período de retención es deun minuto, aproximadamente, y sirve bastantebien para la remoción por gravedad de laspartículas pesadas de un diámetro efectivo de0,20 mm, o más. Es decir, puede depositarsemucha de la materia inerte y dejar pasar lamateria suspendida que debe destinarse a losprocesos de tratamiento. Si no se cumple estacondición, en el proceso se producen depósi-tos de materia que puede fermentar, pro-duciendo malos olores y difícil manejo.

3322

V = 2,0 (86.400/1.000) V = 172,8 m/día

A = b . lA = 10.000 (m³/día) / 172.8 (m/día) A = 58,0 m2

DESARENADORES

SSeeggúúnn eell ttiippoo ddee fflluujjooDe flujo horizontalDe flujo vertical

SSeeggúúnn eell ttiippoo ddee sseeppaarraacciióónnCon separación naturalCon separación dinámica (inyección de aire)

Desarenador de flujo horizontal

3333

Desarenador de flujo verticalLos ddeessaarreennaaddoorreess ddee fflluujjoo hhoorriizzoonnttaall son losmás comúnmente utilizados. Se materializanrealizando un ensanchamiento del canalconductor del líquido, con el objetivo dedisminuir la velocidad a 20-30 cm/s.

Su eficiencia depende, básicamente, de susuperficie horizontal y de la velocidad decaída de las partículas en suspensión.

Uno de los problemas más comunes es que lavelocidad horizontal de circulación del agua–al ser función del caudal afluente– sufrenvariaciones permanentes. A pesar de que exis-ten dispositivos de regulación de la velocidad,no se han conseguido obviar estos problemas.

Los ddeessaarreennaaddoorreess ddee fflluujjoo vveerrttiiccaall funcionana sección llena. En ellos, la velocidad ascen-sional del agua es inferior a la velocidad de lacaída de los granos de arena, por lo que sepuede obtener su depósito; en caso contrario,no hay sedimentación de las partículas.

Su desventaja principal es que deben sermucho más profundos que los de flujo hori-zontal. En ellos, la cantidad de material rete-nido depende de:

• los factores geométricos del dimensiona-miento y de sistema de desagües (separadoo unitario),

• el estado del terreno y del pavimento,• los sistemas de limpieza,• el tipo de sumideros,• la frecuencia e intensidad de las precipita-

ciones.

La mayor velocidad de caída de la materiaorgánica es de 3 a 4 cm/s. En consecuencia:

• si se fija la velocidad ascensional del desa-renado en 6 cm/s, se puede asegurar queno habrá depósito y que los granos dearena, en su mayor parte, quedarán reteni-dos; este rango de velocidades asegura la

deposición de gran parte del material iner-te e, inevitablemente, de una pequeña can-tidad de materia orgánica asociada a él;

• velocidades menores de 15 cm/s producenque la disposición de materia orgánicaputrescible aumente considerablemente;

• velocidades mayores de 40 cm/s producenel arrastre de las partículas que se desearemover.

Existen diseños con aditamentos para regularla velocidad del flujo (separación dinámica);entre éstos se cuentan las unidades con inyec-ción de aire. En estas unidades, el aire es inyec-tado a una altura de un metro o más del fondo;la acción agitadora del aire mantiene en sus-pensión a la materia orgánica más ligera y dejaque las arenas queden relativamente libres deella, depositándose en la zona no agitada quequeda bajo la de difusión del aire.

3344

Desarenador de flujo helicoidal por aire

3355

Sistema de lavado de arenas

La cantidad de arenas retenidas está definida,obviamente, en función del tipo de sistema ydel estado de conservación del alcantarillado,del porcentaje del área pavimentada de lapoblación servida y de la estación del año,principalmente.

Por regla general, puede esperarse un volu-men de arenas:

• de 7 a 30 l por cada 1.000 m3 para sistemasseparados y

• de hasta 220 l por cada 1.000 m3, en siste-mas combinados.

La limpieza de las unidades de desarenadopuede ser manual o mecánica. Cuando eldesarenador se limpia manualmente, se debeproveer espacio para el almacenamiento delas arenas depositadas. Los desarenadorespara plantas de tratamiento de desechos desistemas de alcantarillado combinado, debentener al menos dos unidades que se limpienmanualmente o una unidad de limpiezamecánica provista de una derivación auxiliar.

Existe un variado número de equipos paradesarenadores; entre ellos se cuentan los detipo rotativo con palas aspadoras del fondo,los de elevación por eyector a aire, los deremoción de arenas por transporte de torni-llo, los de remoción por bombeo.

La disposición de las arenas retenidas en losdesarenadores es, por lo común, por enterra-miento, ya que el contenido de materia orgá-nica putrescible impide su uso para otrospropósitos.

Es aconsejable que la limpieza de los desare-nadores se realice cuando el espacio de alma-cenamiento esté lleno entre un 50 y 60 %.Cuando se usan unidades de limpieza mecáni-ca que no son de accionamiento automático,el sistema debe limpiarse (accionar el meca-nismo) a interva-los regulares, paraevitar una cargaindebida sobre elmecanismo lim-piador.

Registrar un marcado olor de las arenas es unindicio de mal funcionamiento, ya que indi-ca que se está depositando demasiada mate-ria orgánica.

En la lliimmppiieezzaa mmaannuuaall, la gran mayoría de losproblemas en la operación en los desarena-dores es proveniente de la variación de velo-cidad dentro de la cámara. La operación debecontemplar las siguientes fases:

• Medición periódica de la capa de arenaacumulada.

• Aislamiento de la cámara que contiene lacantidad de arenas establecida para remo-ción; generalmente, cuando el materialocupa la mitad del líquido del canal o bien2/3 de todo su drenaje de los efluentes rete-nidos en la cámara.

• Envío del liquido a otra unidad o bien allíquido afluente.

• Estimación de la cantidad de arena retenida.• Transporte del material removido para algu-

no de los destinos adecuados; la disposiciónen superficie no es adecuada.

• Lavado de la cámara.• Análisis de una muestra de arena, en tér-

minos de sólidos volátiles.• Verificación de la cantidad de arena en las

unidades subsiguientes.

En la lliimmppiieezzaa mmeeccáánniiccaa son necesarios losrecaudos de:

• Mantenimiento del movimiento de losequipos libre de taponamientos.

• Lavado diario. • Vaciado de la unidad; por lo menos una vez

al año deben ser revisados los equipamien-tos y las conducciones sumergidas, asícomo las condiciones de la estructura.

Los siguientes componentes deben ser revi-sados periódicamente:

• Rejas.• Bulones de los elevadores de contenedores,

cadenas y engranajes.• Rieles y apoyos de los transportadores aéreos.• Hélices de recolección.• Pines de trituración.

El equipamiento que opera sumergido y lascadenas deben ser lubricados según las reco-mendaciones del fabricante, en cuanto a fre-cuencia y al tipo de lubricante a utilizar.

La utilización de contenedores de materialesfuertes y livianos reduce el desgaste de lacadena del elevador. También ayuda el rocia-do de las cadenas con agua, a medida queemergen del agua en tratamiento; este proce-dimiento evita que la arena se incruste en lasuniones de la cadena. El operador debe man-

3366

Las observaciones delfabricante y la expe-riencia determinan lafrecuencia apropiada.

3377

tener una distribución del flujo pareja a tra-vés de la sección de las cámaras de arena cir-culares y rectangulares.

Las cámaras aireadas requieren una ventilaciónadecuada si la cámara está encerrada; de locontrario, la atmósfera corrosiva afectará, ine-vitablemente, los controles y los elevadores.Los elevadores deben ser inspeccionados almenos una vez al año. Los tubos dañados odoblados deben ser enderezados o sustituidos,según se requiera. Si disminuye la turbulenciasuperficial, es necesario limpiar los difusores,para eliminar jirones y exceso de arena.

Los gases explosivos o tóxicos contenidos enlos desagües crean una atmósfera indeseable.En esos casos se deben tomar las medidas de:

• Ventilado del desarenador.• Definición de la zona como explosiva; pro-

tección acorde.• Definición de la zona como tóxica; protec-

ción de los operadores.

Si no se elimina la arena en las primeras eta-pas del proceso, ésta causará problemas mástarde, de manera inevitable. De aquí quelograr un alto nivel de eliminación temprana

de arenas sea un objetivo deseable. No obs-tante, el operador debe tener en cuenta larelación entre el desgaste de los equipos y elaumento de la eficiencia de eliminación dearena, y la longevidad de los equipos deaguas abajo. Las cámaras de aireación y lossistemas de desarenadores de ciclón resultanmenos agresivos con los equipos; los canalesde limpieza manual evitan el desgaste delequipamiento.

El contenido volátil de la arena es otra de lasconsideraciones de control. Un mayor nivelde eliminación de arena conlleva mayor nivelde eliminación de materia orgánica –que esun resultado indeseable cuando ésta superael 15 %, dado que la arena debe disponersecomo barro–.

Dado que el equipamiento de eliminación dearena tiene muchas partes móviles, apareceun gran número de roturas y de funciona-mientos defectuosos posibles, que afectan laoperación y la eficiencia del sistema. El ope-rador debe conocer sus equipos y saber eva-luar los problemas que han de ocurrir.Siempre se deben seguir las instalaciones delmanual de operación y mantenimiento delfabricante de los equipos.

3388

b) Desarenadores con aire

SSíínnttoommaa,, oobbsseerrvvaacciióónn CCaauussaa pprroobbaabbllee RReevviissaarr oo mmoonniittoorreeaarr SSoolluucciióónn

Arena en loscanales.

Canales operando aexcesiva velocidad.Elevadores o equipos deeliminación operando amuy baja velocidad.

La velocidad del colector.

Reducir la velocidad del colector.

Mucha vibración enel desarenador (tipociclón).

Obstrucción en el puertoinferior o superior.

El flujo en el puerto inferior. Eliminar la obstrucción.

Olor a huevo podridoen la cámara dearena.

Formación de SH2.Los depósitos debarro, en busca desulfitos disueltos.

Lavar la cámara y dosificarcon hipoclorito.

Acumulación dearena en la cámara.

Desechos sumergidos.Velocidad de flujo muylenta, o cadena o ele-vador roto.

La cámara en buscade desechos. Losequipos.

Lavar la cámara a diario.Eliminar desechos. Repararequipos.

Corrosión del metaly el hormigón. Ventilación inadecuada.

La ventilación y lapresencia de sulfi-tos, total y disuelta.

Aumentar la ventilación, yreparar y pintar anualmente.

SSíínnttoommaa,, oobbsseerrvvaacciióónn CCaauussaa pprroobbaabbllee RReevviissaarr oo mmoonniittoorreeaarr SSoolluucciióónn

Reducción de la tur-bulencia en lacámara de aireación.

Difusores cubiertos pordesechos o arena. Los difusores.

Limpiar los difusores, y cor-regir las rejas u otraspartes del pretratamiento.

Bajo nivel derecolección dearena.

Fondo a excesivavelocidad. Muchaaireación.

La velocidad. La aireación.

Mantener la velocidad a,aproximadamente, 0,3 m/s.Reducir la aireación.Aumentar el tiempo deretención usando másunidades, para reducir elflujo por unidad.

Desborde a lacámara de arena. Problemas en la bomba. Las bombas. Ajustar los roles de bombas.

Desechos sépticoscon grasa y burbujas.

Barros en el fondo de lacámara.

El fondo de lacámara.

Lavar la cámara a diario.Remover los desechos.Reparar la cadena. Repararpines de trituración.

GUÍA PARA LA OPERACIÓN DE LOS DESARENADORESa) Desarenadores

Una gran parte de las sustancias en suspen-sión y disolución en las aguas residuales nose puede retener en las rejas, desarenadores ydesengrasadores, y tampoco por flotación–porque son sustancias más pesadas que elagua–.

Pero, si se reduce la velocidad de la corrientepor debajo de un determinado valor, es posibleeliminar un 50 a 60 % de las materias en sus-pensión en el afluente a la planta. Porque, alsedimentar, estas partículas arrastran, en sucaída, una cantidad de bacterias, con lo quegeneran una importante remoción de materiaorgánica asociada a las partículas sedimenta-bles, expresada en reducción de DBO.

Lo normal es que la depuración primariaforme parte de un proceso con otras opera-ciones, para alcanzar los resultados previstoscon el mejor rendimiento económico de todoel sistema. En esta hipótesis, la depuraciónprimaria se coloca a continuación del pretra-

tamiento y antes del proceso biológico. Sufunción básica es reducir la carga contami-nante mejorando el rendimiento y las condi-ciones de funcionamiento de los procesosposteriores.

La depuración primaria puede utilizarse comooperación única de un proceso de depuración,si las condiciones de vertido lo permiten, orazones técnicas o económicas aconsejan laconstrucción inicial de un tratamiento prima-rio. Al mismo tiem-po que posibilitauna solución pro-visional y limitadadel problema, da laposibilidad de unmayor y más exac-to conocimientodel vertido para eldiseño de la segun-da etapa.

Existen distintos tipos de sedimentación:

TTiippoo 11.. SSeeddiimmeennttaacciióónn ddee ppaarrttííccuullaass ddiissccrree--ttaass.. Es lo que ocurre en los procesos de sim-ple decantación, como en los desarenadores

3399

La sseeddiimmeennttaacciióónn pprriimmaarriiaa es un proceso unitariode carácter físico que tiene por objeto fundamentalla retención de los sólidos suspendidos sedimenta-bles, existentes en el agua residual.

Zonas de sedimentación de partículas

2. Tratamiento primario

Le sugerimos consultar: Alegría, Mónica (2005)Planta potabilizadora.Instituto Nacional deEducación Tecnológica.Buenos Aires.La versión digital deesta obra está disponi-ble en wwwwww..iinneett..eedduu..aarr

y en sedimentadores primarios, separandopartículas discretas que no han sido removi-das en los desarenadores.

TTiippoo 22.. SSeeddiimmeennttaacciióónn ddee ppaarrttííccuullaass iinnddiissccrrii--mmiinnaaddaass.. Sedimentación de partículas aglo-merables en baja concentración. Este tipo secorresponde con la acción que se desarrollaen los sedimentadores primarios, donde sepueden encontrar todo tipo de partículas, entamaño, densidad y constitución.

TTiippoo 33.. SSeeddiimmeennttaacciióónn ddee ppaarrttííccuullaass ffllooccuullaa--ddaass yy eenn ffllooccuullaacciióónn.. Sedimentación porzonas, cuando la concentración de partículasen el líquido es relativamente elevada. Se daen los sedimentadores secundarios de los tra-tamientos químicos y biológicos, y, en espe-cial, en los de estaciones de barros activados.

TTiippoo 44.. SSeeddiimmeennttaacciióónn ddee ppaarrttííccuullaass aagglloommeerraa--bblleess eenn aallttaass ccoonncceennttrraacciioonneess.. Sedimentaciónpor compresión, cuando las partículas seencuentran en contacto físico unas con otras.Se da en todos los sedimentadores, y se verifi-ca en las tolvas de los tanques y en espesadoresde barros.

Las variables más comunes del proceso desedimentación son:

• Tamaño de las partículas.• Peso específico de las partículas.• Concentración de sólidos en suspensión; a

mayor concentración, mayor eliminaciónde sólidos.

• Temperatura; a mayor temperatura, menores la densidad del líquido y más rápida lasedimentación.

• Tiempo de retención; cuanto mayor es eltiempo, mayor es la eficiencia; se debetener en cuenta que tiene relación directacon los barros depositados en el fondo:períodos muy largos pueden ser negativos.

• Velocidad ascensional; en algunos decanta-

dores, cuanto mayor es la velocidad ascen-sional, menor es la eficiencia.

• Velocidad del flujo.• Acción del viento sobre la superficie del

líquido.• Fuerzas biológicas.• Cortocircuitos.• Gradientes de temperatura que existen

entre los diferentes puntos del líquido; si seintroduce en el decantador agua más fría omás densa, se impulsa hacia arriba el aguacaliente o de menor densidad que seencuentra en las capas inferiores, provo-cando una corriente de densidad ascenden-te que perjudica la sedimentación poraumentar la velocidad ascensional.

CCuurrvvaa ddee sseeddiimmeennttaacciióónn.. Se denomina barrosedimentable a aquel que se deposita en uncono de ensayo de 40 cm de altura al cabo dedos horas. Y eficacia de sedimentación al por-centaje sobre dicho barro sedimentable alcabo de cierto tiempo.

Las probetas cónicas son de un litro de capa-cidad y graduadas en centímetros cúbicos apartir de su parte inferior. El porcentaje dedecantación al cabo de dos horas, se calculapor la fórmula:

Donde:

• a = Sólidos sedimentables en el afluente.• b = Sólidos sedimentables en el efluente.

Examinando detenidamente la curva de sedi-mentación, puede advertirse que, al llegar ala hora de reposo, el coeficiente de eficaciaCe es de 0,90 a 0,95 de la sedimentación. Esdecir que, el aumentar el tiempo por encimade una hora no compensa el incremento derendimiento en la sedimentación.

a – b . 100a

4400

. 100

4411

Diagrama de un proceso físico de decantación

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN Y TIEMPO PARA DIVERSAS PARTÍCULAS

Los sólidos en suspensión de las aguas resi-duales pueden ser granulares y grumosos:

• los granulares sedimentan con velocidaduniforme e independiente unos de otros;

• los grumosos, constituidos por partículasque se unen unas a otras para sedimentar,forman flóculos o grumos, que adquierenmayor velocidad de descenso.

4422

40

cm

010

7.5 mm 12 h6 horas20 mm/s 4 mm/s

40 mm/s

Ce

t3 h21

2030405060708090

100

Cono y curva de sedimentación

DDiiáámmeettrrooss ddeeppaarrttííccuullaass––mmmm––

OOrrddeenn ddee mmaaggnniittuuddVVeelloocciiddaadd ddee sseeddiimmeennttaacciióónn––mmmm//ss––

TTiieemmppoo nneecceessaarriiooppaarraa ddeeccaannttaarr uunnmmeettrroo

10 Gravilla 1000 1 segundo

1 Arena gruesa 100 10 segundos

0,1 Arena fina 8 2 minutos

0,01 Cieno 0,147 2 horas

0,001 Tamaño de bacterias 0,00154 7,5 días

0,0001 Tamaño de partículas de arcilla 0,0000154 2 años

0,00001 Tamaño de partículas de coloides 0,000000154 206 años

La sedimentación propiamente dicha es, nor-malmente, de flujo horizontal; su formapuede ser rectangular, cuadrada o circular.

Para su dimensionado, de acuerdo a criterios“de experiencia”, basta en principio seleccio-nar una carga hidráulica y un tiempo deretención adecuados, para obtener el rendi-miento que se desee.

Donde:

• CH = Carga hidráulica (m3/m2. h)• Q = Caudal a depurar (m3/h)• A = Área superficial (m2)• V = Volumen del tanque de decantación

(m3)

El proceso convencional de tratamiento deaguas residuales no es un proceso únicosino que es el resultado de la unión de dosprocesos distintos. El primero se basa enleyes físicas y el segundo en procesos bioló-gicos. Por esto, cuando se proyecta una ins-talación con tratamiento completo, la plan-ta debe concebirse teniendo como directrizla idea de conseguir un proceso conjuntoóptimo.

4433

Carga hidráulica:

Período de retención o tiempo de residencia hidráulica

CH = QA

TRH = VQ

Esquema de planta con tratamiento biológico

Acorde con esta idea, pueden construirseestaciones depuradoras de los siguientestipos:

• Plantas depuradoras sin decantación pri-maria.

• Plantas depuradoras con decantación, consimple misión de decantación gruesa.

• Plantas depuradoras con decantación pri-maria convencional.

• Plantas depuradoras con decantación pri-maria de alto rendimiento, o bien condecantación de aguas coaguladas3 y flocula-das previamente.

La sedimentación primaria permite:

• Mayor simplicidad de operación de laplanta.

• Homogeneidad en la calidad del barro.• Remoción del barro en un solo punto.• Eliminación de malos olores, al entrar el

agua directamente al tanque de aireación –silas aguas llegan en condiciones sépticas–.

• Mejoría de la sedimentabilidad del barroactivado.

• Aumento de la capacidad de absorción depicos de carga, debido al mayor contenidode barros en el tanque de activación.

• Suplantado del tratamiento de barro en laplanta –caso de lagunajes–, o bien su trans-porte a un punto exterior de tratamiento oeliminación.

• Mejora de los sistemas con largos períodosde aireación, con digestión aerobia; princi-palmente, en climas templados y cálidos.

• Almacenamiento de lodos en el tanque deaireación, que no produce olores hasta suextracción.

• Ahorro económico de un 7-10 % en la pri-mera inversión, y de un 5-7 % en manteni-miento y explotación.

Las desventajas pueden concretarse en:

• Mayor consumo energético en el procesobiológico por barros activados.

• Menor producción de gas en la planta.• Peligro de formación de sedimentaciones

en el depósito de aireación, si no hay unainstalación de desarenado bien dimensio-nada.

• Posibilidad de formación de barros flotan-tes en el decantador secundario, si no hayuna buena eliminación de grasas a la entra-da de la planta.

• Eliminación de un elemento de regulaciónhidráulica y de carga en la depuradora,frente a caudales de punta y caudales delluvia en los sistemas unitarios.

• Reducción probable de la capacidad deespesado de los lodos que se llevan, poste-riormente, a digestión.

La calidad de los barros que se recogen en lostanques de sedimentación varía ampliamenteentre distintas plantas. Las variacionesdependen de la composición, la frescura, lafuerza, los constituyentes, la sedimentabili-dad de las aguas que entran al tanque, lascaracterísticas del tanque de decantación y laadministración del tanque de sedimentaciónprimaria –incluidos los métodos de remo-ción de barros–.

4444

El equipo Planta de tratamientode aguas residuales integra el

tratamiento primario (decantación conven-cional) y el tratamiento secundario (biológi-co por barros activados).

3 La coagulación es un proceso que consiste en aplicar productos químicos para lograr la desestabilización de suspensiones coloidales de partículas sólidas y,asimismo, la adsorción y precipitación de compuestos en solución, a fin de su remoción por sedimentación, flotación y/o filtración, pasando previamente, o no,por un proceso de floculación.

Los sedimentadores pprriimmaarriiooss separan lossólidos sedimentables, tratando el agua resi-dual por simple proceso físico. Los sseeccuunnddaa--rriiooss, en cambio, separan los sólidos flocula-dos en el tratamiento biológico, tratando elagua residual procedente de una etapa detratamiento biológico (Nos referiremos aéstos en unas páginas más).

4455

CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DEL BARRO CRUDO DE ORIGEN CLOACAL

PPaarráámmeettrroo DDeessccrriippcciióónn OObbsseerrvvaacciioonneess

TTeexxttuurraa ffííssiiccaa Irregular, grumoso.

CCoolloorr Marrón.Puede suceder que algunas tinturas de desechos indus-triales coloreen los barros, que pueden ser de color grisoscuro o negro, si son sépticos.

DDeennssiiddaadd Varía el contenido desólidos.

Una buena calidad para retirar debe promediar 5 % desólidos.

OOlloorr Normalmente, ofensivo. Podría llegar a tener poco o ningún olor en presencia dealgunos desechos industriales –como sales metálicas–.

MMaatteerriiaa vvoollááttiillEl promedio varía entre70 y 80 % de total desólidos secos.

Ocasionalmente, puede llegar a 85 ó 60 %. Si baja sus-tancialmente de 70 % debe sospecharse la presencia dearena.

SSeeppttiicciiddaadd Normalmente, no hay.

Los barros crudos son sépticos cuando el agua lo es,cuando el barro se retiene demasiado en los tanques ocuando llega un licor sobrenadante de baja calidad delos digestores.

VVoolluummeenn ddee llooddooss

De 0,07466 l/m3 poragua tratada. El valorpromedio es de 250 a350.

Valores altos indican que el barro retirado es muy fino ola presencia de algún desecho voluminoso; bajos nivelesindican aguas débiles, tanques de poca eficiencia o acu-mulación de barros en los tanques.

DDiiggeessttiibbiilliiddaadd Normalmente, fácil.La presencia de sólidos no digeribles indica la existenciade desechos industriales dañinos como sales metálicaso material fibroso.

CCoonntteenniiddooggrraassoo

Normalmente de 10 a20 mg/l.

Valores apreciablemente mayores indican la presenciade desechos industriales.

SEDIMENTADORESSSeeggúúnn eell pprroocceessoo

PrimariosSecundarios

SSeeggúúnn eell fflluujjoo hhiiddrrááuulliiccooHorizontales Verticales

En los sedimentadores de fflluujjoo hhoorriizzoonnttaall, elagua fluye en esa dirección; pueden ser cir-culares o rectangulares. En los de fflluujjoo vveerrttii--

ccaall,, el agua fluye de abajo hacia arriba; pue-den ser circulares (en plantas grandes) o rec-tangulares (en plantas pequeñas).

4466

Sedimentador circular de flujo horizontal

Interior de un sedimentador circular

11.. DDiissppoossiittiivvooss ddee eennttrraaddaa.. En sedimentado-res circulares consisten en un cilindro quepermite el reparto uniforme con una coronacircular en la zona inferior.

En sedimentadores rectangulares, incluyenpantallas aquietadoras; su función es romper laenergía de entrada del agua y facilitar su repar-to en las capas inferiores del decantador.También puede utilizarse la entrada por verte-dero, con mampara frontal de tranquilización.

4477

Sedimentador horizontal de mecanismo sin fin para la extracción de barros

Sedimentador de flujo vertical

DISPOSITIVOS EN LOS DECANTADORES

1 Entrada2 Salida3 Barrido de barros4 Recolección de barros5 Purga de barros6 Control de procesos 7 Mantenimiento

La velocidad en los conductos de entradadebe ser de 1 m/s y la pantalla aquietadoradebe disminuir la velocidad a 0,5 m/min.

22.. DDiissppoossiittiivvooss ddee ssaalliiddaa.. Éstos pueden ser:

VVeerrtteeddeerrooss ppeerriimmeettrraalleess.. Suelen ser de tipodentado; este rasgo permite que las variacio-nes en el nivel de agua del decantador paralos diferentes caudales queden muy atenua-das. Para evitar que sea recogida la capasuperficial que puede llevar espumas y sóli-dos sobrenadantes, el vertedero de salida seprotege con una pantalla aquietadora.

VVeerrtteeddeerrooss rraaddiiaalleess.. Aunque no suelen ser deuso normal, se utilizan combinados con losperimetrales cuando la carga de salida porvertedero resulta muy alta.

Van situados en la pared opuesta a la entra-da. Cuando, por la excesiva carga de agua, esnecesario colocar varios, éstos se disponen enparalelo, ocupando una superficie no supe-rior a un tercio de la del decantador.

Según diferentes fuentes, las velocidadesmáximas recomendadas en vertedero, paralos decantadores primarios, pueden ajustarsea los siguientes valores para caudales medios:

4488

Vertederos

Ten States Standards 5,2 m3/h.m si Q mes < 160 m3/hTen States Standards 7,7 m3/h.m si Q med �160 m3/hGehm Bregman 26,2 m3/h.m Decantadores rectangularesGehm Bregman 16,9 m3/h.m Decantadores circularesBebin 10 m3/h.m

33.. DDiissppoossiittiivvooss ddee bbaarrrriiddoo ddee bbaarrrrooss.. Losdecantadores circulares pueden integrar dis-tintos sistemas:

• EEjjee ddee bbaarrrreeddoorr.. Un sistema de barrido defondo es accionado desde un eje central delque cuelga; gira mediante un moto reductorsituado en la parte central del decantador.Este tipo suele usarse sólo en decantadoresde pequeño diámetro, debido tanto a losesfuerzos que debe soportar el eje, como a lagran desmultiplicación que es necesaria en elreductor para grandes diámetros. Las barre-doras de fondo llevan el barro hacia unatolva central, desde donde se retira.

• PPuueennttee ddee bbaarrrreeddoorr ddee ttrraacccciióónn cceennttrraall.. Elsistema es parecido al anterior; pero, enéste, las barredoras cuelgan de un puentegiratorio que va desde el centro hasta laperiferia, con objeto de descargar deesfuerzos al eje. El accionamiento se realizadesde un moto-reductor central.

• PPuueennttee ddee bbaarrrreeddoorr ddee ttrraacccciióónn ppeerriifféérriiccaa..El sistema es similar al anterior; sólo sediferencia en que la tracción no se realizadesde el centro sino desde la periferia,mediante un carro tractor. Este sistema esempleado para los grandes decantadores,porque permite obtener pequeñas veloci-dades de arrastre para éstos.

• BBaarrrreeddoorreess ddee ssuucccciióónn.. En este tipo, losbarros no son barridos a ninguna tolva sinoque son constantemente aspirados del fondodel decantador, mediante aspiradores.

Presentan la desventaja de que la concentra-ción del barro de salida es menor, por noexistir concentrador en el propio decantador.

Los posibles dispositivos de barrido, endecantadores rectangulares:

• PPuueennttee ttrraassllaacciioonnaall ddee bbaarrrriiddoo lloonnggiittuuddiinnaall..Un sistema de barredor cuelga de un puen-te que se traslada alternativamente de unlado a otro del decantador. Estas barredo-ras barren el barro hacia unas tolvas situa-das en el extremo de llegada del agua. Elbarrido es longitudinal.

• PPuueennttee ttrraassllaacciioonnaall ddee bbaarrrriiddoo ttrraannssvveerrssaall..El sistema es similar al anterior, diferen-ciándose de él en que el barrido se produ-ce, por la forma de las barredoras, de formatransversal hacia una tolva corrida a lolargo del decantador.

• BBaarrrreeddoorraass aarrrraassttrraaddaass ppoorr ccaaddeennaa ssiinn ffiinn..El sistema es similar al primero con unadiferencia en el sistema de arrastre de lasbarredoras: el puente tractor cambia porun sistema de cadena sin fin.

• BBaarrrreeddoorraass ddee ssuucccciióónn.. Con cualquiera de lossistemas de arrastre citados, en los que sesustituyen las barredoras por aspiradores.

44.. DDiissppoossiittiivvooss ddee rreeccoolleecccciióónn ddee bbaarrrrooss.. Losdecantadores circulares pueden incluir:

• TToollvvaa cceennttrraall.. Una tolva en el centro del

4499

decantador recoge el barro acumulado porlas paletas.

• TToollvvaa cceennttrraall ccoonn eessppeessaaddoorr.. El volumende la tolva se amplía y se dota de mecanis-mos para realizar el espesamiento delbarro.

• TToollvvaa lloonnggiittuuddiinnaall iinntteerrmmeeddiiaa.. Cuando eldiámetro del decantador es grande, sueleusarse una tolva longitudinal que reduce ala mitad el trayecto de transporte del barroen el fondo del decantador.

Por su parte, los decantadores rectangularesintegran:

• TToollvvaa eenn eell eexxttrreemmoo ddeell ddeeccaannttaaddoorr..

• TToollvvaa lloonnggiittuuddiinnaall.. Este tipo de tolvareduce la longitud de transporte del barro

en el fondo del decantador, comparadacon la solución anterior.

55.. DDiissppoossiittiivvooss ddee ppuurrggaa ddee bbaarrrrooss.. En ambostipos de decantadores podemos encontrar:

• SSaalliiddaa ddee ffoonnddoo.. Una tubería de fondorecoge el barro de la tolva central paratransportarlo a una tolva adosada. Puedeninstalarse válvulas de accionamientomanual o motorizado por temporización.

• SSaalliiddaa aa nniivveell ssuuppeerriioorr.. Aprovechando lapresión hidrostática existente en el fondodel decantador, puede extraerse el barrohasta una altura inferior al nivel de agua enel decantador.

El orden de purgas puede establecerse en 5 a8 purgas por día, con tiempo de purga de 7 a12 minutos.

5500

Sistema de recolección de barros

66.. DDiissppoossiittiivvooss ddee ccoonnttrrooll ddee pprroocceessooss.. Laspruebas requeridas para los afluentes, efluen-tes y lodos del tratamiento primario varíansegún la planta.

A la hora de decidir qué pruebas son esencia-les, el operador debe considerar los permisosexistentes, las unidades de tratamiento aguasabajo y las descargas industriales previstas.

SSóólliiddooss ssuussppeennddiiddooss yy ddeeppoossiittaaddooss.. Estaspruebas sobre muestras compuestas se hacencon frecuencia diaria en plantas grandes y, almenos dos veces a la semana, en plantas máspequeñas. Las muestras de los afluentes yefluentes de los tanques se toman en puntosdonde las aguas estén bien mezcladas. Losresultados indican la eficiencia de la elimina-ción primaria, la carga de sólidos que entra alas unidades de tratamiento aguas abajo y lacantidad de lodos a bombear.

SSóólliiddooss ttoottaalleess yy vvoollááttiilleess eenn aagguuaass rreessiidduuaalleess..Cuando los resultados de estas pruebas seacoplan con los valores de sólidos suspendi-dos, dan una muy útil información acerca deltipo, la concentración y la cantidad de sóli-dos. Esto permite la detección y, en algunoscasos, la estimación cuantitativa del volumende desperdicios domésticos e industriales.También puede detectarse la infiltración deaguas superficiales y subterráneas.

SSóólliiddooss ttoottaalleess yy vvoollááttiilleess eenn llooddooss.. Estaspruebas se pueden realizar semanalmente,sobre muestras compuestas extraídas de lostanques. El resultado arroja informaciónsobre la carga de sólidos en los digestores ylas unidades de secado de barros. La deter-minación exacta del porcentaje de humedadde los lodos permite al operador revisar lasobservaciones visuales del nivel de compac-tación, las necesidades de variar la frecuenciade eliminación de barros y sus cantidades, yel volumen del exceso de agua que entra a losdigestores y a las unidades de secado.

DDBBOO55.. Las pruebas de DBO5 a muestras com-puestas de afluentes y efluentes se puedenrealizar una vez a la semana, aún en plantaspequeñas, o cada quince días siempre ycuando se realicen ensayos frecuentes deDBO (dos veces por semana y, en algunoscasos, a diario). Las pruebas de los efluentesde los tanques dan una excelente medida dela carga orgánica en el proceso biológicoaguas abajo.

PPHH.. El pH de los afluentes cloacales sin tratarse mide periódicamente, para determinar surango normal; y, también, se mide cuando seespera una contribución inusual. Un pH con-sistentemente bajo en las muestras puedeindicar la descomposición parcial de lasaguas en el sistema de recolección, la descar-ga regular de desechos descompuestos o ladescarga de ácidos al sistema. Si resulta posi-

5511

Sólidos suspendidos

y depositados

Sólidos totalesy volátiles

DBO5

pH

Concentración de grasas

en aguas residuales

en lodos

PRUEBAS TÍPICAS

PARA EVALUAR PROCESOS

ble, la medición continua representa unaadvertencia temprana de descargas inusuales.

CCoonncceennttrraacciióónn ddee ggrraassaass.. La muestra de gra-sas se hace de manera periódica en las des-cargas cloacales, para determinar el peso delas contribuciones de las descargas comercia-les e industriales.

77.. DDiissppoossiittiivvooss ddee ooppeerraacciióónn yy mmaanntteenniimmiieennttoo..La naturaleza de los problemas operativos ysu severidad son, frecuentemente, depen-dientes de la temperatura. En aguas másfrías, se hace más difícil bombear barros, lasgrasas se recogen con mayor rapidez y lacantidad de natas aumenta; en cambio, lasepticidad y el olor diminuyen.

5522

DEFICIENCIAS DE DISEÑO Y CÓMO COMPENSARLASDEFICIENCIAS DE DISEÑO Y CÓMO COMPENSARLAS

DDeeffiicciieenncciiaa SSoolluucciióónn

Mala flotabilidad de grasas. Preairear el agua para aumentar la flotabilidad de la grasa.

Desbordamiento de escoria. Separar el sistema de eliminación de escoria de la presa desalida; bajar más la pantalla en el tanque.

Dificultad para eliminar los barrosdebidos a exceso de arena.

Instalar una cámara desarenadora o eliminar las fuentes dearena.

“Cortocircuito” a través del tanque,con la consiguiente deficiencia de eli-minación de sólidos.

Modificar el diseño hidráulico e instalar una pantalla aquie-tadora –baffles– apropiada para dispersar el flujo y reducirla velocidad de entrada.

Mucho desgaste y frecuente rotura delas cadenas y de los pines de tritura-ción, debido a la arena.

Instalar una cámara de arena.

Eliminación inadecuada de gran cargade grasa. Instalar equipos de flotación o evacuadores.

Condiciones sépticas resultantes desobrecarga de los flujos laterales.

Desviar o proveer otra alternativa para la eliminación de losdesperdicios de otros procesos de la planta (sobrenadantes)que normalmente se recirculan al tanque de sedimentación.

Excesiva corrosión. Recubrir las superficies con pintura u otro protector.

Persistentes problemas de corrientestérmicas en el clarificador.

Instalar ecualización de flujo y una cuenca de mezclado,antes del sedimentador.

Mala eliminación de escoria, debido alos vientos.

Instalar una barrera antiviento para proteger al tanque.Modificar el sistema de recolección de escoria, para com-pensar los vientos.

Agua séptica. Mejorar la hidráulica del sistema colector, para reducir laacumulación de sólidos.

5533

Ya hemos planteado que puede escogerse ladescomposición aeróbica o la descomposi-ción anaeróbica para llevar a cabo los cam-bios de la materia orgánica contenida en lasaguas residuales, antes de que dichas aguassean dispuestas. Desde luego, los subproduc-tos inmediatos o consiguientes de los dostipos de descomposición son muy distintos.

Los subproductos de la descomposiciónaeróbica son estables e inofensivos. Encambio, los de la descomposición anaeróbi-ca son, en parte, inestables, molestos ypoco agradables. La descomposición anae-róbica debe explotarse dentro de un siste-ma cerrado y se aplica más en el acondicio-namiento de los lodos o en aquellos casosen donde la materia orgánica es bastanteconcentrada. Por lo tanto, el tratamientosecundario es, casi invariablemente, deltipo aeróbico.

a. Lagunas de estabilizaciónLas primeras lagunas de estabilización fueron,en realidad, embalses construidos como siste-mas reguladores de agua para riegos. En estosembalses se almacenaban los excedentes deagua residual utilizada en riegos directos, sintratamiento previo; pero, en el curso de estealmacenamiento se observó que la calidad delagua mejoraba sus-tancialmente, porlo que empezó aestudiarse la posi-bilidad de utilizarlas lagunas comométodo de trata-miento de aguasresiduales.

Posteriormente se realizaron estudios siste-máticos de los procesos responsables de ladepuración por lagunaje, para lo que se efec-tuaron seguimientos de las característicasfísicas, químicas y microbiológicas de lagu-nas de estabilización situadas en California,

SUBPRODUCTOS DE PROCESOS BIOLÓGICOS

PPrroocceessooss aaeerróóbbiiccooss PPrroocceessooss aannaaeerróóbbiiccooss

CO2 dióxido carbónicoNO2 nitritosNO3 nitratosSO4 sulfatos

H2S hidrógeno sulfu-radoCH4 metanoNH3 amoníacoH2 hidrógenoN2 nitrógenoC8H7N indolC9H9N escatolC6H5SH mercaptanoN6H14N2 cadaverino

El recurso didáctico que propone-mos desarrolla un sistema aeróbico

de lodos activados.

3. Tratamiento secundario

Se llama ttrraattaammiieennttoo sseeccuunnddaarriioo al proceso de purificación por medio de procesos biológicos, que permite eli-minar la materia orgánica biodegradable, y no decantable o disuelta, así como restos de sólidos en suspensiónque no fueron eliminados por el tratamiento primario.

DISPOSITIVOS PARA ELTRATAMIENTO SECUNDARIO AERÓBICO

a. Lagunas de estabilización b. Barros activados

El primer embalse en elque se realizaron estu-dios de este tipo fue enel Lago Mitchell, situa-do en la ciudad de SanAntonio (Texas, EstadosUnidos), a principios delsiglo pasado.

Nevada, Texas y Arizona (Estados Unidos) yLund (Suecia). Estos primeros estudios per-mitieron establecer las características básicasdel funcionamiento de las lagunas de estabi-lización y la influencia de distintos factores(temperatura, luz, configuración, orienta-ción, forma y tamaño de los estanques, com-posición del agua residual) sobre el compor-tamiento de estas plantas depuradoras.

Desde entonces, el empleo de lagunas de esta-bilización como sistemas de depuración deaguas residuales se ha generalizado en todo elmundo. Actualmente, existen plantas de trata-miento por lagunaje en todas las condicionesclimáticas. Sólo en Estados Unidos hay más de5.000 instalaciones operadas por organismospúblicos y un tercio de las plantas de tra-tamiento municipales utiliza el lagunaje.

Como resultado de la experiencia adquiridaen la utilización de lagunas de estabilizaciónse han ido incorporando mejoras de diseñoque han permitido obtener efluentes de grancalidad que no plantean ningún problema enel medio ambiente.

En cuanto al tamaño de estas plantas de tra-tamiento, en la actualidad existe una granvariedad de lagunas de estabilización queopera correctamente. Aunque, a menudo, seutilizan para el tratamiento de aguas residua-les de pequeñas o medianas poblaciones(500-20.000 habitantes), los siguientes ejem-plos demuestran la aplicabilidad de esta téc-nica a poblaciones de gran tamaño:

El lagunaje constituye uno de los métodos másadecuados para el tratamiento de aguas resi-duales urbanas o industriales fácilmente biode-gradables.

5544

EJEMPLOS DE POBLACIONES QUE CUENTAN CON LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

LLooccaalliiddaadd HHaabbiittaanntteess ÁÁrreeaa CCaauuddaall ttrraattaaddoo

Auckland, Nueva Zelanda 900.000 530 ha 210.000 m3/día

Melbourn, Australia 2.900.000 310 ha 350.000 m3/día

Stockton, California 150.000 250 ha 250.000 m3/día

VENTAJAS E INCONVENIENTESDEL LAGUNAJE

VVeennttaajjaass DDeessvveennttaajjaass

•Elevada estabilizaciónde la materia orgánica.

•Desinfección delefluente.

•Flexibilidad de tratamiento (puntas decarga y caudal).

•Posibilidad de tratarvertidos industrialesfácilmente biodegrada-bles (lecherías, matade-ros, conserveras).

•Fácil adaptación a variaciones estacionales.

•Posibilidad de uso como sistema regulador para riegos.

•Bajo costo de instala-ción y de operación

•Nulo consumo energético.

•Baja generación de barros.

•Biomasa potencialmenteaprovechable.

•Elevada ocupa-ción de terreno.

•Presencia de materia en suspensión (fitoplancton) enel efluente.

•Pérdidas considerables de agua por evaporación, en verano.

La presencia de oxigeno disuelto en las lagu-nas de estabilización determina qué tipo demecanismo va a ser responsable de la depu-ración; éste es uno de los criterios funda-mentales en la tipología utilizada. Las varia-bles oxígeno/profundidad están relacionadas,ya que las fuentes de oxígeno disuelto enlagunas son fenómenos de superficie; estasfuentes de oxígeno son la actividad de lasalgas microscópicas y la reaireación a travésde la interfase aire-agua.

Las llaagguunnaass ccoonnttiinnuuaass son aquellas en lasque se produce la entrada y salida continuade agua residual y de efluente, respectiva-mente; la mayoría de las lagunas para trata-miento de aguas residuales urbanas funcio-na de acuerdo con este principio. En el casode llaagguunnaass sseemmiiccoonnttiinnuuaass o de descargacontrolada, éstas se llenan con agua resi-dual que se almacena durante un lapso pro-longado, hasta que se inicia su vaciado; estetipo de diseño se utiliza, a menudo, en

zonas con grandes variaciones estacionaleso cuando la laguna de estabilización se uti-liza, simultáneamente, como sistema regu-lador de riegos.

LLaagguunnaass aannaaeerróóbbiiccaass.. La depuración ocurrepor la acción de bacterias anaeróbicas. Enestas lagunas, como consecuencia de la ele-vada carga orgánica y el corto período deretención del agua residual, el contenido enoxígeno disuelto se mantiene muy bajo onulo durante todo el año. El objetivo perse-guido es retener la mayor parte posible de lossólidos en suspensión, que pasan a incorpo-rarse a la capa de barros acumulados en elfondo, y eliminar parte de la carga orgánica.

Las lagunas anaeróbicas se utilizan, nor-malmente, como primera fase en el trata-miento de aguas residuales urbanas oindustriales con alto contenido en materiaorgánica biodegradable. El objetivo primor-dial de estas lagunas es la reducción decontenido –en sólidos y en materia orgáni-ca del agua residual– y no la obtención deun efluente de alta calidad. Por esta razón,las lagunas anaeróbicas operan en serie conlagunas facultativas y de maduración.Generalmente, se utiliza un sistema com-puesto por, al menos, una laguna de cadatipo en serie, para asegurar que el efluentefinal de la planta depuradora posea unacalidad adecuada durante todo el año.

5555

CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO TÍPICAS PARA DIFERENTES TIPOS DE LAGUNASDEL LAGUNAJE

TIPOS DE LAGUNASSSeeggúúnn eell ooxxííggeennoo ddiissuueellttoo yy llaa pprrooffuunnddiiddaadd

AnaeróbicasAeróbicas,Facultativas

SSeeggúúnn llaa ffoorrmmaa ddee aalliimmeennttaacciióónn yy ddeessccaarrggaaContinuasSemicontinuas

Tipo delaguna

Profundidad(m)

TRH (días)Carga super-

ficial [kg.DBO (ha.día)]

Carga volu-métrica [kg

DBO (m3.día)]

% de remoción

DBO SS Coliformes

Aeróbica 0,5 a 1 50-60 < 55 - < 90 < 90 > 99

Facultativa 1,5 a 3 50-60 < 55 - < 90 < 90 > 99

Anaeróbica 2 a 4 < 5 220 a 1300 0,08 a 0,5 < 90 - -

Aireadas 3 a 3,5 3-15 80-00 - < 90 - -

aa.. HHiiddrróólliissiiss.. Se produce la conversión decompuestos orgánicos complejos e insolu-bles en otros compuestos más sencillos ysolubles en agua. Esta etapa es fundamentalpara suministrar los compuestos orgánicosnecesarios para la estabilización anaeróbi-ca, de forma que puedan ser utilizados porlas bacterias responsables de las dos etapassiguientes.

bb.. FFoorrmmaacciióónn ddee áácciiddooss.. Los compuestosorgánicos sencillos generados en la etapaanterior son utilizados por las bacteriasgeneradoras de ácidos. Como resultado seproduce su conversión en ácidos orgánicosvolátiles; fundamentalmente, en ácidos acé-tico, propiónico y butírico. Esta etapapuede ser llevada a cabo por bacterias ana-eróbicas o facultativas; hay una gran varie-dad de bacterias capaces de efectuar laetapa de formación de ácidos y, además,esta conversión ocurre con gran rapidez.Dado que estos productos del metabolismode las bacterias formadoras de ácido estánmuy poco estabilizados en relación con losproductos de partida, la reducción deDBO5 o DQO es pequeña en esta etapa.

cc.. FFoorrmmaacciióónn ddee mmeettaannoo.. Una vez que sehan formado los ácidos orgánicos, unanueva categoría de bacterias entra en

acción, y los utiliza para convertirlos enmetano y dióxido de carbono. La libera-ción de estos gases es responsable de laaparición de burbujas –que son un síntomade buen funcionamiento en las lagunas anae-róbicas–. Esta fase de la depuración anaeró-bica es fundamen-tal para conseguirla eliminación demateria orgánica,ya que los pro-ductos finales nocontribuyen a laDBO5 o DQO delmedio.

A diferencia de lo que ocurría con la faseacidogénica, hay pocos microorganismoscapaces de desarrollar la actividad metano-génica; su metabolismo es más lento y, ade-más, son mucho más sensibles a las distin-tas condiciones ambientales que presenta-mos a continuación.

Las bacterias metanogénicas son anaeróbi-cas estrictas; es decir, mueren en presenciade oxígeno disuelto. Por otra parte, estasbacterias son también muy sensibles al pH.Puesto que en la segunda fase de la diges-tión anaeróbica se están produciendo áci-dos, si no existe en el medio un númeroadecuado de bacterias metanogénicas quetransformen estos productos y se producesu acumulación, el pH disminuye. Se esti-ma que, para valores de pH inferiores a 6,8,la actividad comienza a presentar proble-mas; y que, por debajo de un pH de 6,2, sedetiene completamente. Cuando esto ocu-rre, se liberan no sólo ácidos orgánicos quepueden tener olores desagradables sinootros compuestos como ácido sulfhídrico(SH2), mercaptanos o escatol, que son losresponsables principales de los olores queindican un funcionamiento deficiente enlas lagunas anaeróbicas.

5566

Como su nombre lo indica, en las lagunas anaeró-bicas se produce la degradación de la materiaorgánica en ausencia de oxígeno.

ETAPAS DE ESTABILIZACIÓN ANAERÓBICA

a. Hidrólisis

b. Formación de ácidos

c. Formación de metano

El metano es un gascombustible e inodoroy el dióxido de carbonoes un gas estable queforma parte, en pocacantidad, de la compo-sición normal de laatmósfera.

Teniendo en cuenta la secuencia de etapaspor las que tiene lugar la digestión anaeróbi-ca, es necesario ajustar las condiciones ope-rativas de las lagunas para que se produzca laestabilización de la materia orgánica hasta losproductos finales metano (CH4) y dióxido decarbono (CO2).

En primer lugar, si las lagunas operan contiempos de retención muy pequeños, sólo lasfases hidrolítica y acidogénica tienen tiempode desarrollarse, pero no la de formación demetano –que es más lenta–; por tanto, seproducirán olores y se obtendrá una elimina-ción muy baja de la materia orgánica.

Por otra parte, si la carga es escasa y el tiem-po de retención elevado, comienzan a desa-rrollarse algas en la superficie y el oxígeno

producido da lugar a la muerte de las bacte-rias metanogénicas, también con el resultadode desarrollo de olores desagradables.

Otro factor que influye en el comportamientode las lagunas anaeróbicas es la temperatura.Las bacterias metanogénicas crecen mejorcuanto mayor es la temperatura, con un inter-valo óptimo de crecimiento entre 30-35 °C.Por tanto, las lagunas anaeróbicas presentanuna actividad muy superior durante el verano,lo que puede comprobarse fácilmente obser-vando la cantidad de burbujas que aparecen ensuperficie en las distintas épocas del año.

5577

Las lagunas anaeróbicas requieren un manteni-miento adecuado para preservar, en todo momen-to, el equilibrio entre las fases responsables de ladepuración.

Secuencia de procesos anaeróbicos de la materia orgánica

La abundante carga orgánica presente en estaprimera fase del tratamiento, da lugar a que elposible oxígeno introducido en las lagunas–con el afluente o por reaireación superficial–se consuma rápidamente en la zona inmediata-mente adyacente a la entrada o a la superficie.

En las lagunas anaeróbicas se produce lareducción de los sulfatos –que entran con elagua residual– a sulfuros. La presencia de sul-furos en el medio disminuye la posibilidad decrecimiento de las algas en dos formas:

• La penetración de la luz necesaria para elcrecimiento de las algas se ve impedida porla presencia de sulfuros metálicos en sus-pensión –como el sulfuro de hierro– res-ponsable de la tonalidad gris de las lagunasanaeróbicas; estos sulfuros acaban precipi-tando en el fondo de las lagunas, y provo-can la coloración gris oscura o negra quepresentan los barros.

• Los sulfuros solubles son tóxicos para lasalgas, de modo que los cortos períodos deresidencia, la falta de iluminación y unambiente de composición química hostilimpiden el crecimiento de éstas y, en con-secuencia, mantienen el medio en con-diciones anaeróbicas. El aporte de oxígenoatmosférico es despreciable, debido a quela difusión de este gas en la columna deagua es muy lenta.

Ocasionalmente, en estas lagunas se desarro-llan otras bacterias que le confieren una colo-ración rojiza. Se trata de bacterias fotosintéti-cas del azufre que viven en la zona superficial

y que oxidan los sulfuros a azufre elemental.Los pigmentos que poseen estas bacteriasdan una coloración rosa o roja a las lagunas.

La presencia de estas bacterias es indicativa decarga insuficiente en las lagunas anaeróbicas yconviene tomar las medidas que ya hemosplanteado para impedir la aparición de algas ensuperficie. En algunos casos, la presencia deestas bacterias puede resultar beneficiosa yaque, al oxidar a los sulfuros, se evita la apa-rición de olores relacionados con la liberaciónde ácido sulfhídrico. Sin embargo, la cargaorgánica apenas se modifica por la acción deestas bacterias y las lagunas rojas presentan,típicamente, unas concentraciones muy eleva-das de carga orgánica a la salida.

Las lagunas anaeróbicas que se construyenpueden ser:

• Lagunas de gran tamaño, poca profundi-dad y tiempos medios de residencia delagua residual.

• Lagunas pequeñas, profundidad media aalta y tiempos cortos de residencia. Éste esel modelo más aplicado.

Las lagunas anaeróbicas profundas permiten:

• CCoonnsseerrvvaacciióónn ddee ccaalloorr.. La superficie expues-ta a intercambios de calor con la atmósferaen lagunas profundas y de pequeño tamañoes muy reducida; y además, los taludes detierra proporcionan un adecuado sistema deaislamiento para prevenir el enfriamientoexcesivo del agua durante el invierno.

5588

INTERVALOS ÓPTIMOS DE TEMPERATURA Y PH EN LAGUNAS ANAERÓBICAS

VVaarriiaabbllee ÓÓppttiimmoo EExxttrreemmoo

Temperatura 30-35 °C 15-40 °C

PH 6.8-7.4 6.2-7.8

• DDiissmmiinnuucciióónn eenn llooss rreeqquueerriimmiieennttooss ddeetteerrrreennoo.. Cuando se usan lagunas pro-fundas, disminuye la necesidad de superfi-cie a ocupar para alcanzar un determinadonivel de depuración. Las lagunas anaeróbi-cas profundas permiten reducir la super-ficie ocupada total en un 40-50 %.

•• DDiissmmiinnuucciióónn ddeell rriieessggoo ddee aarrrraassttrree ddeessóólliiddooss.. En el diseño profundo, el barrosedimenta en el fondo de la balsa y esmuy poco probable que se produzca suarrastre con la salida, que tiene lugar porsuperficie.

• OOxxiiggeennaacciióónn rreessttrriinnggiiddaa,, aall mmiinniimmiizzaarr llaassuuppeerrffiicciiee.. Por una parte, al ser inferior lasuperficie, la transferencia de oxígeno dis-minuye; por otra, la mezcla inducida por laacción del viento es muy escasa, debido alefecto de los taludes y a la imposibilidad deformación de olas.

• CCoonncceennttrraacciióónn ddee ssóólliiddooss eenn uunnaa zzoonnaappeeqquueeññaa.. Este rasgo favorece la compacta-ción de los barros; porque, en lagunas ana-eróbicas de gran tamaño y escasa profundi-dad, a menudo se produce la flotación delos barros, con el consiguiente peligro dearrastre por el efluente4; en cambio, enlagunas profundas (con profundidad supe-rior a 2,5 m), el barro se acumula en elfondo, donde se produce su mineralizaciónen condiciones anaeróbicas.

• DDiissmmiinnuucciióónn ddee llooss ccoossttooss ddee mmaanntteennii--mmiieennttoo.. El barro se va acumulando duran-te un período de varios años (normalmen-te, de 3 a 6 años), por lo que sólo es nece-sario el vaciado de las lagunas después deun tiempo prolongado de utilización. Deesta forma, el diseño profundo no sólo faci-

lita la acumulación de barros sino que pro-porciona un lugar de almacenamiento, enel que tiene lugar su mineralización.

• FFlleexxiibbiilliiddaadd.. Permiten establecer distintostipos de circulación y modificar los tiem-pos de tratamiento, si se detectan anomalí-as en su funcionamiento. Por otra parte, ladisponibilidad de varias lagunas anaeróbi-cas es necesaria para las operaciones devaciado y limpieza, y los costos operativosson menores5.

El tiempo de retención de una laguna anae-róbica se debe ajustar cuidadosamente, demodo que las fases acidogénicas y metanogé-nicas estén equilibradas, y que no haya posi-bilidad de desarrollo de algas en superficie.El tiempo de residencia recomendado enestas lagunas oscila entre 2 y 5 días, depen-diendo de la naturaleza del vertido y delclima del lugar de emplazamiento. En nume-

5599

Dados los mecanismos por los que transcurre ladegradación, un tiempo de residencia prolongado yuna elevada superficie son contraproducentes, yaque favorecen la oxigenación del medio (por reaire-ación y/o fotosíntesis) que, como hemos visto, dalugar a problemas en las lagunas anaeróbicas.

Laguna anaeróbica típica, de pequeño tamaño y profundidad alta

4 WHO. World Health Organization –Organización Mundial de la Salud-. 1987. www.who.int5 Agamit SA Obras hidráulicas (1987) Madrid.

rosos estudios se ha demostrado que tiem-pos de residencia superiores provocan unrápido deterioro de la calidad del efluente.

La formación de espumas o costras en super-ficie es normal en lagunas anaeróbicas; y,según algunos autores, beneficiosa porquepreviene las pérdidas de calor –sobre todo,en climas fríos– e impide la liberación de

malos olores. En algunos países con climasmuy rigurosos, en invierno se favorece la for-mación de costra superficial mediante lacolocación de paja o poliestireno.

Las cargas volumétricas empleadas normal-mente en lagunas pequeñas y profundas estánen el intervalo 100-400 g DB05, dependiendode la naturaleza del vertido a tratar.6

6600

SISTEMAS DE LAGUNAS

SSiisstteemmaa DDeessccrriippcciióónn

Laguna facultativa

La DBO soluble y finamente particulada se estabiliza en forma aeróbica por lasbacterias dispersas en el medio líquido; la DBO suspendida tiende a sedimentar,siendo estabilizada anaeróbicamente por bacterias en el fondo de la laguna. Eloxígeno requerido por las bacterias aeróbicas es producido por las algas, pormedio de la fotosíntesis.

Laguna aeróbica + lagu-na facultativa

La DBO es estabilizada en un 50 % en la laguna anaeróbica más profunda y demenor volumen; la DBO remanente es estabilizada en la laguna facultativa. El sis-tema ocupa menor superficie que una sola laguna facultativa.

Laguna aireadafacultativa

Los mecanismos de remoción de la DBO son similares a los de las lagunas facul-tativas. El oxígeno es entregado por medios mecánicos. Como la laguna es tam-bién facultativa, una gran parte de los sólidos y de la biomasa sedimenta, y esdescompuesta anaeróbicamente en el fondo.

Laguna aireadade mezcla com-pleta + lagunade decantación

La energía introducida por unidad de volumen de la laguna es elevada. La bio-masa permanece dispersa en el medio líquido o en mezcla completa. La mayorconcentración de bacterias en el medio líquido aumenta la eficiencia de remo-ción de DBO, lo que permite que la laguna tenga un volumen inferior al de unaaireada facultativa; pero, el efluente contiene elevados tenores de sólido quenecesitan ser removidos antes de ser descargados en el cuerpo receptor. Lalaguna de decantación debe ser removida por períodos, en algunos años.

Laguna de maduración

El objetivo principal de la laguna de maduración es la eliminación de microorganis-mos patógenos. En las lagunas de maduración predominan condiciones ambien-tales adversas para los patógenos, como elevado pH, elevado oxigeno disuelto–OD–, temperatura más baja que la del cuerpo humano, falta de nutrientes y pro-ducción por otros organismos. Las lagunas de maduración constituyen un pos-tratamiento de procesos, que tiene como objetivo la remoción de DBO. Se suelenproyectar como una laguna única con una serie de chicanas –pliegues– o como unaserie de lagunas. La eficiencia en remoción de coliformes es elevada.

6 Middlebrooks y col. (1982) WHO.

LLaagguunnaass ffaaccuullttaattiivvaass.. Se caracterizan por pose-er una zona aeróbica, próxima a la superficie, yuna zona anaeróbica en el fondo. La extensiónrelativa de estas dos zonas varía durante el añoen función de la carga aplicada y de la eficaciade las dos fuentes de oxígeno al medio: la acti-vidad fotosintética de las algas y la reaireacióna través de la superficie.

La finalidad de estas lagunas es la estabiliza-ción de la materia orgánica en un medio oxi-genado proporcionado, principalmente, porlas algas presentes.

La degradación de la materia orgánica enlagunas facultativas tiene lugar, funda-mentalmente, por la actividad metabólicade bacterias heterótrofas facultativas, quepueden desarrollarse tanto en presencia

como en ausencia de oxígeno disuelto –sibien su velocidad de crecimiento y, portanto, la velocidad de depuración es mayoren condiciones aeróbicas–7. Puesto que lapresencia de oxígeno es ventajosa para eltratamiento, las lagunas facultativas se dise-ñan para favorecer los mecanismos de oxi-genación del medio.

Puesto que las algas necesitan luz para gene-rar oxígeno y la difusión de éste en el agua eslenta, las lagunas tienen poca profundidad(1-2 metros);facilitan, así, unambiente oxige-nado en lamayor parte delperfil vertical.

6611

7 Metacalf & Eddy (1979; 2° ed.) Wastewater Engineering. Treatment Disposal Reuse. Mc Graw Hill.

Laguna facultativa en Villa Mercedes, San Luis

La profundidad a lacual se anula el conte-nido de oxígeno disuel-to se llama ooxxiippaauussaa yvaría a lo largo del día ydel año.

6622

Procesos de tratamiento de una laguna

Uno de los signos de buen funcionamientoen las lagunas facultativas es el desarrollo deun color verde brillante, debido a la presen-cia de algas. Las bacterias y algas actúan enforma simbiótica, con el resultado global dela degradación de la materia orgánica. Lasbacterias utilizan el oxígeno suministradopor las algas para metabolizar en forma aeró-bica los compuestos orgánicos. En este pro-ceso se liberan nutrientes solubles (nitratos,fosfatos) y dióxido de carbono en grandescantidades, que son utilizados por las algasen su crecimiento. De esta forma, la actividadde ambas es mutuamente beneficiosa8.

Desde el punto de vista de la depuración, lasbacterias se pueden describir como pequeñosreactores bioquímicos, capaces de autorregu-larse. La oxidación biológica es la conversiónbacteriana de los compuestos orgánicos a com-puestos inorgánicos oxidados, proceso que seconoce con el nombre de mineralización.Como ejemplo de estos procesos tenemos:

Las bacterias oxidan los productos de dese-cho para conseguir la energía y las materiasprimas necesarias para la síntesis de las molé-culas complejas de las que están formadas(proteínas, polisacáridos, etc.). El procesoglobal de oxidación bacteriana puede descri-birse mediante la ecuación:

Por su parte, en presencia de luz, las algassintetizan la materia orgánica de la que estánconstituidas; para esto necesitan, además,dióxido de carbono y nutrientes disueltos:

De esta forma, si combinamos la actividad dealgas y bacterias, el proceso global es elsiguiente:

|

6633

Actividad de algas y bacterias en lagunas facultativas

Procesos de depuración en lagunas facultativas

8 Mara, 1976; Dinges, 1982; Brock, 1978.

Bacterias + Carbono orgánico + O2 = CO2Bacterias + Hidrógeno orgánico + O2 = H20Bacterias + Nitrógeno orgánico + O2 = N03

-

Bacterias + Fósforo orgánico + O2 = P04-3

Bacterias + Azufre orgánico + O2 = S04-2

Bacterias + Materia orgánica + Oxígeno = = Productos oxidados + Nuevas bacterias

Algas, luz + CO2 + Nutrientes disueltos = = Nuevas algas + Oxígeno

Bacterias, algas + Materia orgánica = = Nuevas bacterias + Nuevas algas

Detengámonos, inicialmente, en los ffaaccttoorreesscclliimmaattoollóóggiiccooss.

Como ocurre con todos los procesos biológi-cos, la tteemmppeerraattuurraa tiene una influencia mar-cada en todas las etapas. La velocidad de ladepuración aumenta con la temperatura, enespecial en lo que concierne a la actividad delas bacterias.

Sin embargo, en lo que respecta a las algas, sehan detectado retardos importantes en laactividad fotosintética a temperaturas eleva-das (superiores a 28 °C), relacionados con laestimulación del crecimiento de algas verdia-zules (cianofíceas), menos productivas quelas algas verdes (clorofíceas) a las que susti-tuyen9. Puesto que este fenómeno coincidecon una gran actividad de las bacterias y, portanto, con grandes consumos de oxígeno,pueden desarrollarse zonas anaeróbicas en

las lagunas facultativas en épocas muy calu-rosas –especialmente, si el calentamiento seproduce de forma brusca–.

Como hemos visto, la lluuzz es fundamentalpara la actividad fotosintética. Ésta depen-de no sólo de la luz que alcanza la superfi-cie del agua sino de la que penetra en pro-fundidad. Dado que el medio es normal-mente muy turbio –debido, sobre todo, a lapresencia de las mismas algas, constituyen-do un fenómeno que se conoce como auto-sombreado–, la luz que penetra en la lagu-na se atenúa rápidamente y se anula a pocadistancia de la superficie. Por esta razón, laprofundidad de las lagunas debe ser peque-ña, garantizando así que la mayor parte dela columna de agua cuente con cierto gradode iluminación.

Puesto que la intensidad de la luz varía a lolargo del día y a lo largo del año, la veloci-dad de crecimiento de las algas varía, tam-bién, de la misma forma. Este fenómeno dalugar a dos efectos fundamentales: el oxíge-no disuelto y el pH del agua presentanvalores mínimos al final de la noche, losque aumentan durante las horas de luzsolar hasta alcanzar valores máximos amedia tarde; y, a partir de este punto, losvalores decrecen a lo largo de la noche. Estaevolución se observa mejor durante la pri-mavera y verano, cuando la actividad foto-sintética es más intensa.

También la acción del vviieennttoo en las lagunasfacultativas es importante, por dos razones:

• La reaireación a través de la interfase aire-agua depende de la velocidad del viento.

• El efecto de mezcla del viento puede evitar eldesarrollo de estratificación térmica; aunque,en ocasiones, la acción del viento puede darlugar a la aparición de problemas de flujo.

6644

FACTORES QUE AFECTAN LADEPURACIÓN EN LAGUNAS FACULTATIVAS

Climatológicos

TemperaturaLuzVientoEvaporaciónLluvia

Físicos

EstratificaciónFlujo a través de las lagunasProfundidad

Químicos y bioquímicos

PHOxígeno disueltoNutrientes

9 WHO. 1987.

Otro factor que debe tenerse en cuenta en cli-mas muy cálidos y secos es la eevvaappoorraacciióónn;porque, la repercusión principal de la evapo-ración es la concentración de los sólidos quecontiene el agua almacenada. Y, el consi-guiente aumento de la salinidad puede resul-tar perjudicial si el efluente se va a emplearen riego. Se considera que una evaporacióndiaria de 5 milímetros no provoca efectosapreciables en las lagunas.

El efecto inmediato de la lllluuvviiaa es provocarun aumento del caudal de entrada, por loque el tiempo de residencia del agua dismi-nuye. Cuando la lluvia es fuerte, la turbu-lencia que ésta genera da lugar a que laslagunas aparezcan revueltas. El oxígenodisuelto suele bajar después de las tormen-tas, debido a la demanda adicional de oxíge-no provocada por los sólidos arrastrados porel agua de lluvia y los sedimentos de laslagunas que se mezclan con la columna deagua. Este último fenómeno es especialmen-te importante en días cálidos, cuando lacaída de tormentas provoca el enfriamientosuperficial de las lagunas, con lo que se creauna capa de inversión que favorece el des-prendimiento de barros hacia la superficie.Otro efecto de la lluvia es una cierta oxige-nación en la zona superficial de las lagunas,debida tanto al propio contenido en oxígenode la lluvia como a la turbulencia que pro-voca su caída.

Consideremos, ahora, cómo influyen los ffaacc--ttoorreess ffííssiiccooss en los procesos de depuraciónque tienen lugar en lagunas facultativas.

Puesto que la densidad del agua cambia conla temperatura, es mínima a 4° C y aumentapara temperaturas menores o mayores, elagua más cálida es más ligera y tiende a “flo-tar” sobre las capas más frías. Durante lasestaciones de primavera y verano, el calenta-miento tiene lugar desde la superficie; las

capas superiores están más calientes que lasinferiores, son menos densas y flotan sobreellas sin que se produzca la mezcla entre unasy otras. Este fenómeno es lo que se conocecomo estratificación. Si las lagunas son sufi-cientemente profundas, la eessttrraattiiffiiccaacciióónn apa-rece a medida que progresa la primavera y semantiene hasta mediados de otoño10. En lagu-nas poco profundas, la acción del viento essuficiente para romper esta distribución pordensidades y para dar lugar a la homoge-neización de toda la columna de agua. El efec-to principal de la estratificación térmica enlagunas facultativas es la segregación a efectosde flujo de la capa fría inferior. Como la ali-mentación a la laguna facultativa viene directa-mente del alcantarillado o de las lagunas anae-róbicas, su temperatura es normalmente alta,se distribuye en una capa fina próxima a lasuperficie y ocupa sólo una fracción del volu-men de la laguna. En estas condiciones, eltiempo de residencia es inferior al de diseño,por lo que no hay tiempo suficiente para lamineralización de la materia orgánica; así, elefluente presenta concentraciones anormal-mente altas de DBO5 y DQO.

Detengámonos, ahora, en una segunda varia-ble física: el fflluujjoo aa ttrraavvééss ddee llaass llaagguunnaass. Laactividad biológica en las lagunas facultativasestá muy influida por las características de lacirculación del agua. Cuando se proyecta unalaguna facultativa, se calcula el tiempo nece-sario para alcanzar un determinado grado dedepuración. Aunque este dato es significati-vo, desde el punto de vista de la depuraciónlo que importa es si realmente todo el mate-rial que entra en la laguna permanece en elladurante ese tiempo o si hay diferenciasimportantes entre el tiempo que una parte uotra del fluido permanece en la laguna.Cuando esto ocurre, la fracción que atraviesarápidamente el estanque alcanza un grado

6655

10 Beliovich, 1982; Moreno y col. 1984.

menor de estabilización que la que permane-ce embalsada durante más tiempo. Estas dife-rencias en el tiempo real de residencia pro-vocan, siempre, la disminución de la eficaciade la depuración.

La circulación del agua a través de la lagunaviene afectada por la forma y tamaño de ésta,la situación de entradas y salidas, la veloci-dad y dirección de los vientos dominantes, y,como veíamos anteriormente, por la apari-ción de diferencias de densidad dentro delestanque. Las anomalías de flujo más fre-cuentes se manifiestan en la aparición dezonas muertas; es decir, en partes de la lagu-na en las que el agua permanece estancadadurante largos períodos de tiempo.

La pprrooffuunnddiiddaadd de las lagunas facultativassuele fijarse entre 1 a 2 metros. El límite infe-rior viene condicionado a la posibilidad decrecimiento de vegetación emergente paraprofundidades menores, lo cual suele desa-consejarse para evitar el desarrollo de mos-quitos. En cuanto al límite superior, las pro-fundidades inferiores a 2 metros tienen elobjetivo de limitar la posibilidad de estratifi-cación, así como favorecer un ambiente aeró-bico en la mayor parte del perfil vertical.

En los procesos de depuración de una lagunafacultativa, también influyen ffaaccttoorreess qquuíímmii--ccooss yy bbiiooqquuíímmiiccooss.

El ppHH de las lagunas facultativas viene deter-minado, fundamentalmente, por la actividadfotosintética del fitoplancton y por la degra-dación de la materia orgánica efectuada porlas bacterias. Las algas consumen anhídridocarbónico en la fotosíntesis, lo que desplazael equilibrio de los carbonatos y da lugar a unaumento del pH. Por otra parte, la degrada-ción de la materia orgánica conduce a la for-mación de CO2 como producto final, lo quecausa una disminución del pH. Cuando las

lagunas facultativas están operando correcta-mente, el pH presenta valores ligeramentealcalinos (7,5-8,5).

Debido a que la fotosíntesis depende de laradiación solar, el pH de las lagunas faculta-tivas presenta variaciones durante el día y lanoche. Cuanto mayor es la intensidad lumi-nosa, los valores del pH son más altos. Estasvariaciones diarias son muy marcadas enverano, cuando pueden alcanzarse niveles depH de hasta 9 o mayores, partiendo de valo-res del orden de 7-7,5 al final de la noche.

El contenido de ooxxííggeennoo ddiissuueellttoo en las lagu-nas facultativas es uno de los mejores indica-dores sobre su funcionamiento. La principalfuente de oxígeno disuelto es la fotosíntesis,seguida por la reaireación superficial. Unalaguna facultativa que opere correctamentedebe tener una capa superficial oxigenada. Laconcentración de oxígeno disuelto presentauna variación sinusoidal a lo largo del día. Elcontenido en oxígeno es mínimo al amanecery máximo por la tarde, y puede oscilar desdeun valor nulo hasta la sobresaturación.Durante el verano es muy común encontrarque las lagunas están sobresaturadas de oxí-geno disuelto en las capas superficiales.

Además de las variaciones diarias en el conte-nido en oxígeno disuelto, éste presenta varia-ciones importantes en la profundidad. La con-centración de oxígeno disuelto es máxima ensuperficie y, a medida que aumenta la profun-didad, va disminuyendo hasta anularse. La oxi-pausa y su posición dependen de la actividadfotosintética, del consumo de oxígeno por lasbacterias y del grado de mezcla inducido por elviento. En invierno, la capa oxigenada tiende aser mucho más reducida que en verano.

Los nnuuttrriieenntteess son fundamentales para labuena marcha de la depuración en lagunas. Elagua residual urbana posee un contenido en

6666

nutrientes adecuado para el desarrollo de losmicroorganismos responsables de la depura-ción, sin que sea necesario ajustar la concen-tración de ninguno de ellos. A medida queprogresa la depuración –y, especialmente,cuando se dispone de varias lagunas en serie–se va produciendo una eliminación de nutrien-tes que puede dar lugar a que uno o variosalcancen concentraciones limitantes para eldesarrollo subsiguiente de algas o bacterias.

Este hecho sólo constituye un problemacuando todavía hay una concentraciónimportante de materia orgánica por estabili-zar. Normalmente, en lagunas de estabiliza-ción, el agotamiento de nutrientes sólo ocu-rre en épocas de intensa actividad biológica ysuele venir precedido de la eliminación demateria orgánica hasta los niveles máximosen este tipo de tratamiento (10-30 ppm deDBO5).

Es mucho más frecuente la estabilizacióntotal de la materia orgánica sin que ellosuponga el agotamiento de nutrientes. En laslagunas facultativas, se pueden alcanzar efi-cacias de eliminación de nutrientes (nitróge-no y fósforo) del 40-90 %.

LLaagguunnaass aaeerróóbbiiccaass.. El diseño de éstas debetener una gran área superficial en relacióncon el volumen. El tirante o profundidad deestas lagunas es de 0,60 m, lo que favorece eldesarrollo de algas y, por consiguiente, unaadecuada producción de oxígeno; pero, ade-más, origina el desarrollo de malezas en elfondo, lo que se evita impermeabilizándolocon revestimiento plástico o asfáltico coloca-do sobre el terreno previamente compactado.Las lagunas aeróbicas pueden ser:

• de maduración –que operan en formanatural– o

• aireadas mecánicamente.

LLaagguunnaass ddee mmaadduurraacciióónn.. Son un subgrupo delas lagunas de aeróbicas –que también se lla-man lagunas de oxidación–; tienen comoobjetivo primordial la eliminación de bacte-rias patógenas. Estas lagunas operan, almenos, como lagunas secundarias; es decir,el agua residual ha pasado, como mínimo,por otro tratamiento antes de ser introducidaen ellas y, aquí, logra una elevada desinfec-ción, así como la mineralización de losnutrientes orgánicos.

En estas lagunas de maduración se mantieneun ambiente aerobio en toda su profundidad,lo que se consigue con menores cargas apli-cadas, de forma que la fotosíntesis y la reai-reación son suficientes para proporcionaroxígeno disuelto a toda la columna de agua.

La secuencia habitual es la de laguna anaeró-bica seguida de laguna facultativa y, por últi-mo, de laguna de maduración, si bien haydistintas variaciones sobre este esquemageneral, y, muy a menudo, se instala más deuna laguna de maduración. A veces, incluso,se construyen lagunas de maduración comoetapa final del tratamiento de otros sistemasde depuración –como barros activados–, conlo que se sustituye la desinfección en estossistemas.

Además de su efecto desinfectante, las lagu-nas de maduración cumplen otros objetivos:la nitrificación del nitrógeno amoniacal, cier-ta eliminación de nutrientes, la clarificacióndel efluente y la consecución de un efluentebien oxigenado.

6677

Las plantas de tratamiento suelen estar constitui-das por los tres tipos de lagunas operando en serie–debido a que éstas requieren niveles decrecien-tes de carga orgánica para funcionar correcta-mente– es decir, una después del otra. De estaforma se alcanza una mayor calidad en el efluentefinal del sistema.

LLaagguunnaass aaiirreeaaddaass mmeeccáánniiccaammeennttee.. Son simi-lares a las lagunas de estabilización; su únicadiferencia es que están provistas de equiposde aireación cuya finalidad principal es intro-ducir oxígeno a la masa líquida. Su profundi-dad varía de 3,0 a 5,0 m.

En ellas, el afluente residual es arrojadodirectamente en la laguna, luego de pasar porun tratamiento preliminar. Así, funcionancomo un tanque de aireación en el cual laaireación artificial sustituye a la oxigenaciónnatural que, en las lagunas de estabilización,se realiza a través de las algas.

Su área es menor que la de las lagunas de esta-bilización, debido a su mayor profundidad y altiempo de retención para la estabilización de lamateria orgánica, que también es menor.

Las lagunas aireadas se han empleado exito-samente durante mucho tiempo en el trata-miento de desagües domésticos de pequeñasy medianas ciudades, y de desechos orgáni-cos de origen industrial. Su uso extensivo hasido concretado por las industrias de papel,de procesamiento de alimentos, petroquími-cas y varios otros tipos de industrias condesechos de origen orgánico.

6688

Disposiciones más comunes de lagunas en plantas de tratamiento; A: anaeróbica, F: facultativa, M: laguna de maduración

TIPOS DE LAGUNAAIREADA MECÁNICAMENTE

Aeróbica con mezcla completaFacultativaCon aireación prolongada

En las llaagguunnaass aaiirreeaaddaass ccoonn mmeezzccllaa ccoommpplleettaatodos los sólidos decantables se mantienenen suspensión; éstas funcionan, básicamente,como un sistema de barros activados conaireación extendida sin reciclado del barro ysuelen ser las primeras de una serie de lagu-nas aireadas.

Este tipo de laguna posee una relación alta depotencia/volumen. En ella, la edad del barroes igual al tiempo de retención hidráulica.Por su parte, la remoción de DBO5 varía de50 a 60 % –con la gran desventaja de trans-portar muchos sólidos en el efluente–.

Las principales ventajas de las lagunas aireadasaeróbicas con mezcla completa –en relacióncon las lagunas aireadas facultativas– son:

• mayor eficiencia en un mismo período deaireación,

• ausencia de algas, una vez que el oxígenonecesario para la estabilización de la mate-ria orgánica es provisto por los equipos deaireación,

• menor área ocupada.

Sus desventajas más notorias:

• mayor concentración de sólidos biológicosen el efluente,

• mayor consumo de energía eléctrica.

En las llaagguunnaass aaiirreeaaddaass ffaaccuullttaattiivvaass no hay con-trol de sólidos; parte de éstos sale con el efluen-te y el resto es decantado en su parte inferior.

La potencia de estas lagunas es limitada y laedad del barro es mayor que el tiempo deretención hidráulico. La remoción de DBOvaría de 70 a 90 %. En ese sistema –que, tam-bién, se basa en el principio del proceso debarros activados– no hay reciclado de barro.

Las llaagguunnaass aaiirreeaaddaass ccoonn aaiirreeaacciióónn pprroolloonnggaa--ddaa son llamadas, también, lagunas aireadascon mezcla completa y pueden ser con sedi-mentación independiente

En estas lagunas existe total control de sólidosy la remoción de DBO es de 95 a 98 %. Su efi-ciencia es elevada y su costo de construcción seconsidera apenas mayor que el de las lagunasde estabilización. En cuanto a su operación ymantenimiento, el costo es un poco más eleva-do, debido al mantenimiento de los equiposelectromecánicos y a la energía eléctrica.

De los tres tipos de lagunas aireadas, los másusados son los dos primeros: las aeróbicascon mezcla completa y las facultativas. Latercera tiene un costo más elevado que lasanteriores y su operación es más sofisticada,con mayor consumo de energía eléctrica.

6699

Laguna aireada aeróbica con mezcla completa

Laguna aireada facultativa

Laguna aireada con sedimentación independiente

Detengámonos, ahora, en los equipos utiliza-dos para la aireación.

La transferencia de oxígeno se obtiene conla introducción artificial de aire en la masalíquida, la que tiene como principal finali-dad suplir la cantidad necesaria y suficien-te para que haya autodepuración a través

de la oxidación biológica de la materiaorgánica.

La solubilidad del oxigeno del aire en el aguaaumenta con la presión del sistema y con ladisminución de la temperatura, hasta un puntopróximo al de congelación, tal como lo reflejala tabla. La presión puede controlarse añadien-do el aire por medios mecánicos; en cuanto ala temperatura, dado que estos sistemas operangeneralmente a cielo abierto, están sujetos alas condiciones ambientales.

7700

Si no existe la posibilidad de uso de las lagunas deestabilización, las lagunas aireadas mecánicamen-te son una opción inmediata viable.

VALORES DE SATURACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO EN AGUA11

Temperatura en ºC

Concentración de cloro en agua (mg/l) Diferencia por 100 mg de cloro0 5000 10000

Oxígeno disuelto (mg/l)

0123456789

101112131415161718192021222324252627282930

14.614.213.813.513.112.812.512.211.911.611.311.110.810.610.410.210.09.79.59.49.29.08.88.78.58.48.28.17.97.87.6

13.813.413.112.712.412.111.811.511.211.010.710.510.310.19.99.79.59.39.18.98.78.68.48.38.18.07.87.77.57.47.3

13.012.612.312.011.711.411.110.910.610.410.19.99.79.59.39.19.08.88.68.58.38.18.07.97.77.67.47.37.17.06.9

0.0170.0160.0150.0150.0140.0140.0140.0130.0130.0120.0120.0110.0110.0110.0100.0100.0100.0100.0090.0090.0090.0090.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.008

El proceso de transferencia de oxígeno alagua es, en general, una operación de bajaeficiencia, por lo que es importante desta-car que:

• la mezcla es esencial para optimizar latransferencia de oxígeno,

• los dispositivos de aireación tienen unpotencial para la transferencia de la masade oxígeno cuya eficiencia depende de la

aplicación del dispositivo correcto,

• los parámetros utilizados para asegurar latransferencia de oxígeno deben ser compa-tibles con el sistema en estudio.

El proceso de transferencia de oxígeno ppoorraaiirree ddiiffuussoo se obtiene a través de aspersoresespeciales, domos o discos cerámicos poro-sos que reciben el aire inyectado de tabula-ciones de supresión de aire, asentados en elfondo de las lagunas aireadas mecánica-mente. Los aireadores por aire difuso sonusados, mayormente, en instalaciones detratamiento de desagües cloacales de granporte, los que utilizan el proceso de barrosactivados.

7711

11 Se considera aire saturado de humedad y conteniendo 20,9 % de oxígeno, sobre una presión de 760 mm de mercurio.

INTRODUCCIÓN DE OXÍGENO

Por aire difusoPor aireación superficialPor turbina de aireación

Esquemas de equipos de aireación

En los sistemas de aaiirreeaacciióónn ssuuppeerrffiicciiaall, éstaes obtenida por dispositivos rotativos, leve-mente sumergidos en agua que, de estaforma, esparcen o difunden el agua, arriba dela superficie.

La transferencia de oxígeno está basada en elaumento de la superficie de contacto entre ellíquido y el aire. Esta sección, al mismotiempo, induce un flujo en forma espiraldentro del tanque, en un trayecto que depen-de de la geometría del tanque y del dispositi-vo de aireación.

En los sistemas de aireación superficial, laaireación mecánica es obtenida por dispositi-vos rotativos, levemente sumergidos en aguaque, de esta forma, esparcen o difunden elagua arriba de la superficie.

La acción mecánica de los aireadores efectúala transferencia de oxígeno a través de lossiguientes mecanismos:

• movimiento de la superficie de agua, debi-do a la existencia de ondas en el tanque deaeración;

• burbujas de aire arrastradas por el agua;• difusión de agua en forma de gotas;• mezcla aire-líquido en las proximidades

del aireador, donde el aire es empujadopor el agua.

La transferencia de oxígeno es máxima en elárea aireada donde la turbulencia es máximatambién.

La cantidad de oxígeno introducida en elagua depende de las fuerzas creadas en fun-ción del diámetro, rotación, inmersión, tipo ynúmero de paletas del aireador.

En comparación con sistemas de aire com-primido, la turbulencia es muy intensa y lavida de las burbujas es muy pequeña; de talmanera, la influencia de los detergentes en eloxígeno consumido es mínima.

Además de la función de oxigenar, el aireadordebe crear corrientes de circulación en el tan-que, de forma de evitar la sedimentación debarro biológico.

La forma, las dimensiones y el volumendeben estar en relación con el aireador, de talmanera que cuando éste provea el oxígenonecesario, la mezcla sea suficiente. Cuandoesto no ocurre, debe adicionarse una energíaextra para la mezcla.

Los aireadores superficiales pueden ser clasi-ficados en:

• aireadores con eje horizontal,• aireadores lentos tipo cono,• aireadores rápidos tipo turbina.

Los rotores de aireación con eje horizontal seindican para ser instalados en tanques pocoprofundos. Los aireadores de eje horizontaldeben alcanzar dos objetivos:

• máxima distribución de agua trasladada,con la finalidad de aumentar las interfases;

• máxima admisión de aire al agua, aguasarriba del aireador donde las láminasentran en el agua.

7722

Difusor de domo

Los aireadores lentos tipo cono son recomen-dados para potencias instaladas pequeñas ymedias. Son montados en tanques de seccióncuadrada o circular.

El funcionamiento de esos aireadores inducea dos tipos de movimientos espiralados,sobreponiéndose uno al otro, en una trayec-toria compleja de flujo. Por intermedio deese sistema se obtiene dispersión y bombeodel líquido.

El movimiento espiral vertical controla la tasade transferencia de oxígeno, mientras que elaumento del flujo espiral horizontal dismi-nuye la diferencia entre las velocidades delagua y del rotor, reduciendo, en consecuen-cia, la capacidad de oxigenación y la eficien-cia. Por ello, frecuentemente, el tanque esdotado de chicanas, con la finalidad de mini-mizar el flujo espiralado horizontal.

Los aaiirreeaaddoorreess rrááppiiddooss ttiippoo ttuurrbbiinnaa se utili-zan para potencias instaladas grandes ymedias. También se instalan en tanques desección cuadrada o circular. Como medio deintroducción de oxígeno en el líquido utili-zan, simplemente, su capacidad de bombeo.En esos equipos, la turbina presenta un diá-metro pequeño y trabaja en alta rotación,para aumentar al máximo el volumen bom-beado. La transferencia de oxígeno se realizasolamente por la difusión del agua en laatmósfera.

La transferencia de oxígeno, para cada equi-po dado, funcionando a una velocidad einmersión determinadas, depende:

• de la potencia específica, en w/m3;• de la forma del tanque de aireación;• de la relación entre el diámetro y la altura.

Los aireadores que son instalados en laslagunas aireadas mecánicamente deben

girar en sentidos opuestos, con la finalidadde obtener concordancia en el giro de losvolúmenes aireados.

Existen dos tipos de montaje de aireadoressuperficiales:

• fijo,• fluctuante.

Los aaiirreeaaddoorreess ffiijjooss se instalan sobre unaestructura ejecutada en hormigón armado operfiles metálicos. Estas estructuras fijas dehormigón armado son muy costosas, debidoal gran volumen de material utilizado; por suparte, las estructuras metálicas –aunque seanrelativamente más baratas– tienen la desven-taja de oxidarse fácilmente, disminuyendo suvida útil con más rapidez.

La gran desventaja de una y otra instalaciónfija es que excluyen la posibilidad deaumentarse las cantidades de aireadores enetapas futuras.

7733

Distribución de aireadores en relación con el sentido de rotación

El operador debe efectuar un control diario delas lagunas, con el objeto de detectar cualquierproblema de funcionamiento. Las observacio-

nes son sencillas y se realizan todos los días ala misma hora. En la tabla se muestra el listadode las incidencias a tener en cuenta:

Cuando la variación del nivel de los desa-gües cloacales es muy grande o los tanquesde aireación son de gran dimensión, los

aireadores deben, preferentemente, mon-tarse sobre fflluuccttuuaanntteess compuestos por tresflotadores.

7744

Esquema de aireador con flotadores

Aireadores instalados en estructura fija

7755

PARTE DIARIO DEL CONTROL OPERATIVOFFeecchhaa:: HHoorraa:: NNoommbbrree ddeell ooppeerraaddoorr::

IInncciiddeenncciiaass AARR AA FF MM EEFF OObbsseerrvvaacciioonneess

Caudal

Profundidad del agua, m

Profundidad del fango, cm

Espumas o flotantes

Manchas de grasa

Fangos flotantes

Coloración

Manchas de colores

Plantas de taludes

Plantes acuáticas

Erosión de taludes

Infiltraciones de agua

Insectos o larvas

Rotíferos, pulgas de agua

Roedores

Aves acuáticas

Olores desagradables

Estado de los caminos

Estado del acceso

Rejas

Acumulación de gruesos

Cámaras de grasa

Filtros

Sedimentadores

Medidores de caudal

Jardinería

Caseta

AR: Agua residual brutaA: AnaerobiaF: FacultativaM: MaduraciónEF: Efluente final

En esta segunda tabla se incluyen las variablesque deben analizarse en plantas de lagunas.

A pesar de que el operador sabe perfectamen-te que está trabajando en una planta de trata-miento de aguas residuales y que éstas pue-den ser un foco infeccioso, es normal que,

con el paso del tiempo, “pierda el miedo” yolvide el carácter de riesgo para la salud quesu trabajo puede adquirir si no toma algunasprecauciones básicas. Precisamente, cuandose alcanza este punto, la probabilidad de quesurjan accidentes aumenta en gran medida.Por esta razón, es aconsejable colocar, en un

7766

RESULTADOS ANALÍTICOS

FFeecchhaa:: HHoorraa:: NNoommbbrree ddeell ooppeerraaddoorr::

VVaarriiaabbllee AARR AA FF MM EEFF OObbsseerrvvaacciioonneess

Temperatura, ºCDBO5, mg/l

DQO (no filtrada) mg/l

DQO (filtrada), mg/l

Sólidos suspensión, mg/l

Coli. fecales/100 ml

Clorofila a, µg/l

Amoniaco, mg/l

Nitratos, mg/l

Fósforo total, mg/l

Sulfuros, mg/l

Sulfatos, mg/l

pH

Oxigeno disuelto, mg/l

Conductividad, µg/cm

Sodio, mg/l

Calcio, mg/l

Prondundidad del fango

Magnesio, mg/l

AR: Agua residual brutaA: AnaerobiaF: FacultativaM: MaduraciónEF: Efluente final

lugar bien visible, una lista de instruccioneshigiénicas que sirvan de recordatorio de queexiste un riesgo real que, afortunadamente, esfácil de prevenir.

Las medidas de seguridad que se enumeran acontinuación han sido recomendadas por laOrganización Mundial de la Salud, en 1987,para operadores de lagunas de estabilización:

• La planta depuradora debe contar siemprecon un depósito de agua limpia, jabón ylejía. Es aconsejable utilizar toallas descar-tales de papel, para evitar que, debido a lanecesidad de transporte para la limpieza delas toallas de tela, éstas permanezcandemasiado tiempo sin lavar.

• La planta debe contar con un botiquín enel que se incluya, como mínimo, algodón,alcohol, una disolución detergente desin-fectante, tijeras y pinzas. También es con-veniente que el operador disponga dealgún líquido repelente para evitar las pica-duras de mosquitos u otros insectos.

• El operador debe disponer de guantes ybotas de goma, casco de trabajo y, almenos, dos trajes. Todas las prendas utili-zadas en la depuradora deben permaneceren ella al finalizar la jornada laboral.

• Siempre que vaya a comer, a beber o,incluso, a encender un cigarrillo, esnecesario lavarse las manos. Si se hacealguna comida en el recinto de la depu-radora, hay que designar un área de éstapara este fin y evitar, en todo momento,comer a la vez que se está efectuandoalguna labor que pueda ocasionar el con-tacto de la comida con algún elementoque haya estado en contacto, a su vez,con aguas residuales o barros. Si es posi-ble, es preferible evitar las comidas en elinterior del recinto.

• Todas las herramientas de trabajo debenlimpiarse con agua limpia, antes de serguardadas después de su uso.

• Los cortes, arañazos y abrasiones quepueda sufrir el operador deben desin-fectarse inmediatamente después de que sehan producido.

• Si la planta dispone de electricidad y eloperador debe, también, ocuparse delmantenimiento de equipos eléctricos, debeasegurarse de que sus manos, ropas y cal-zado están secos. Asimismo, debe disponerde guantes y herramientas dotados de ais-lamiento eléctrico.

• La entrada de la verja debe mantenersecerrada, incluso cuando el operador estátrabajando en el recinto, ya que éste nopuede estar pendiente todo el tiempo deposibles visitas y existe un riesgo impor-tante de caídas en las lagunas, especial-mente para los niños. En este sentido, laslagunas más peligrosas son las anaeróbicas,porque el barro del fondo es pegajoso yhace difícil la salida de una persona que sehaya caído en ellas. También es importanterecordar los riesgos higiénicos para los visi-tantes si no están suficientemente informa-dos y tocan las arquetas de reparto u otroselementos de la planta.

• La planta debe contar con una pequeñaembarcación, cuerda y salvavidas.

• El operador debe vacunarse contra el tétanosy fiebre tifoidea, así como contra otras posi-bles enfermedades que indiquen las autori-dades sanitarias del área. También debesometerse a un chequeo médico periódico.

• Antes de empezar su labor como operador, lapersona seleccionada para este trabajo deberecibir instrucción en primeros auxilios.

7777

b. Barros activados

El barro activo se produce por la aireación desucesivas cantidades de agua residual y semantiene en actividad por una aireación ade-cuada, ya sea de él solo o bien mezclado conlas aguas residuales.

La mezcla del desecho, el líquido cloacal (ali-

mento) y el lodo recirculado (biomasa bacte-riológicamente activa) es agitada y mezcladaen tanques de aireación (reactores) para for-mar un barro que se denomina lliiccoorr.

Este lodo recirculado proviene de los sólidosdepositados en las tolvas de sedimentadoressecundarios. En todos los casos, se considerael tanque de aireación y el sedimentadorcomo una sola unidad operacional.

La edad de lodo o tiempo que permanecenlos microorganismos activos en el sistemadebe ser compatible con la reducción espe-rada de materia orgánica. La masa de esosmicroorganismos no debe ser inferior a unmínimo requerido para asimilarla, ni mayora un máximo a partir del cual se produce laproliferación de bacterias filamentosas queson difíciles de sedimentar.

La edad del lodo es regulada mediante larecirculación del lodo activado depositado enel sedimentador secundario, hacia el reactor.

7788

DISPOSITIVOS PARA ELTRATAMIENTO SECUNDARIO AERÓBICO

a. Lagunas de estabilización b. Barros activados

El dispositivo para el tratamiento secundario porbarro activado requiere un proceso biológico aeró-bico de flujo continuo que consiste en la agitaciónde una mezcla de agua residual con 15 % o más desu volumen de lodo líquido, bacteriológicamenteactivo, en presencia de una amplia cantidad de oxí-geno atmosférico, durante el tiempo preciso paracoagular una gran proporción de sus sustanciascoloidales, seguido de una sedimentación adecua-da para lograr la separación del lodo floculado.

A mayor edad de lodo se tendrá una mayor eficien-cia en reducción orgánica y viceversa.

Esquema de planta de tratamiento de lodos activados

Las etapas esenciales del proceso de lodosactivados son:

1. EEttaappaa ddee ccoonnttaaccttoo, adsorción o floculacióndel agua residual y del lodo activado.

2.EEttaappaa ddee aaiirreeaacciióónn que mantiene ellicor-mezcla aeróbico y en suspensión.Las dos primeras etapas se realizan enforma simultánea dentro del reactor,salvo la variante del proceso de contac-to-estabilización que se realiza en tan-ques separados.

3. EEttaappaa ddee sseeppaarraacciióónn de la fase sólida (lodoactivado) y la fase líquida (efluente trata-do) del licor mezclado, la que se realiza enel sedimentador secundario.

4. EEttaappaa ddee rreecciirrccuullaacciióónn, haciendo retornarel lodo activado –depositado en la tolvadel sedimentador secundario– al afluentedel reactor.

5. EEttaappaa ddee ddiissppoossiicciióónn del lodo activado enexceso, a fin de mantener el equilibrio dela biomasa.

Así, en una planta de tratamiento es posi-ble detectar tres procesos u operacionesunitarias: sedimentación primaria, airea-ción y sedimentación secundaria. Los dosúltimos son esencialmente necesarios; encambio, la sedimentación primaria no esimprescindible y en variantes del proceso–como la aireación prolongada– no se laincluye.

Además de los tratamientos primario ysecundario (biológico), la planta debe tenerel pretratamiento o tratamiento preliminarque permite –como ya analizábamos– remo-ver los sólidos (gruesos y finos, pesados y flo-tantes), a fin de no perturbar los procesosque le siguen.

Las ventajas del tratamiento por barros acti-vados son:

• El grado de purificación es alto.• El área requerida para la instalación de la

planta es pequeña.• El costo inicial de la construcción es bajo.• Las pérdidas de cargas son muy pequeñas,

eliminándose –por lo general– la necesidadde bombeo.

• Es inodoro.• El barro producido tiene un alto porcenta-

je en nitrógeno.

Sus desventajas:

• El volumen de barros a manipular es supe-rior al producido por otros procesos.

• El carácter del barro hace difícil su manejo.• Los gastos de explotación son elevados.• Hay muchos equipos electromecánicos que

controlar y mantener. • Una negligencia temporaria da como resul-

tado un barro pobre y se requiere un tiem-po considerable –de 10 a 20 días– pararemediarlo, produciendo, en el interín, unefluente de mala calidad.

• Los desagües industriales –especialmente,los productos químicos– destruyen el ciclode purificación.

7799

Tanque de aireación de barros activados

Detengámonos, ahora, en cómo se desarrollael bbaarrrroo bbiioollóóggiiccoo en este proceso.

En el diagrama es posible visualizar laacción de los microorganismos sobre lamateria orgánica, representada en dos cur-vas. Una corresponde al crecimiento y a ladistribución de los microorganismos (lodoo floculo biológico) producidos en el pro-ceso y la otra curva presenta la reducciónde la materia orgánica (sustrato residual)que se expresa como reducción de la DBOdel sistema.

En este proceso es posible reconocer tresfases diferenciadas:

• FFaassee ddee ccrreecciimmiieennttoo llooggaarrííttmmiiccoo.. En ellahay abundancia de alimento a disposiciónde los microorganismos.

• FFaassee ddee ccrreecciimmiieennttoo ddeecclliinnaannttee.. En la quese termina el alimento, por lo que la pro-ducción de microorganismos disminuye.

• FFaassee ddee rreessppiirraacciióónn eennddóóggeennaa.. Ocurreuna autooxidación provocada por la faltade alimento, con destrucción de célulasde microorganismos y una sucesión denuevas especies.

Para plantear la cinética del proceso, debe-mos analizar el significado de las diferentesvariables que intervienen.

8800

Desarrollo del barro biológico

Donde:• V = Volumen del tanque de aireación.• Q = Caudal que ingresa a la planta de tra-

tamiento.• Qr = Caudal de recirculación.• Qw = Caudal de lodos en exceso.• Q - Qw = Caudal efluente del sedimenta-

dor secundario.• Qr / Q = Relación de recirculación.• S = Concentración de DBO total que ingre-

sa al sistema.• Se = Concentración de DBO total que

ingresa al reactor.• Ss = Concentración de DBO en el efluente

del sedimentador secundario.• Xm = Concentración de sólidos suspendi-

dos en el tanque de aireación.• X = Concentración de sólidos suspendidos

del efluente del sedimentador secundario.• Xr = Concentración de sólidos suspendidos

del lodo recirculado.

De acuerdo con la carga orgánica a tratar res-pecto de la biomasa activa suspendida en ellicor mezclado dentro de la cámara de airea-ción, hay tres clases básicas del proceso debarros activados definidos por el rango decargas o la materia orgánica disponible paralos microorganismos:

• Alta carga.• Media carga (convencionales). • Baja carga (aireación prolongada).

A partir de estos tres rangos de carga, laforma y el número de tanques pueden sermodificados para dar variaciones en elpatrón de flujo.

8811

Sedimentadorprimario

Tanque deaireación Xm

Sedimentadorsecundario

AfluenteQS

Q + Qr Q + Qr

SeX

EfluenteQ - QwSsXs

Lodo recirculado Lodo en exceso

QrXr

RANGOS DE CARGA PARAPROCESOS DE BARROS ACTIVADOS

PPrroocceessoo MMCCRRTT((ddííaass))

FF//MM(kg DBO5/ kg/min SsVTA .

día)

Alta carga 3-5 0.4 - 1.5

Convencional 5-15 0.2 - 0.4

Baja Carga 15-30 0.05 - 0.2

MCRT: Tiempo promedio de residencia celularexpresado en días.

F/M: Rango de factor de carga, definido comola relación entre la carga orgánica que ingre-sa diariamente al reactor (kg DBO/ día) y labiomasa dentro del tanque de aireación,expresada por los kilogramos de sólidos sus-pendidos volátiles en el tanque de aireación(kg SsVTA).

Qr + QwQw

El proceso de barros activados ppoorr ccoonnttaaccttoo yyeessttaabbiilliizzaacciióónn es un proceso y configuraciónespecífica de tanques que comprende:

• un tanque de contacto de corto tiempo,• un sedimentador secundario y, • un tanque de estabilización con, aproxima-

damente, seis veces el tiempo de perma-nencia del tanque de contacto.

La aalliimmeennttaacciióónn eessccaalloonnaaddaa es una modifica-ción de la configuración de flujo pistón en lacual el efluente a tratar es alimentado en dos omás puntos, a lo largo del tanque de aireación.Con esta modificación, los requerimientos detoma de oxígeno son relativamente parejos. Lasconfiguraciones de alimentación escalonadasuelen usar equipos de aireación con difusores.

El tanque de aireación puede ser largo y rec-tangular, o en forma de pliegues (chicanas).El efluente a tratar se alimenta en dos o máspuntos del tanque de aireación, usualmenteen los primeros 50 y 75 % de la longitud deltanque. También es posible usar el mismocriterio, compartimentalizando el tanque ydirigiendo el flujo a lo largo de cada compar-timiento. Usualmente, el último comparti-miento no recibe efluente crudo.

8822

VARIACIONES HIDRÁULICASEN EL PROCESO

Mezcla completaFlujo pistónContacto y estabilizaciónAlimentación escalonadaAireación extendida

Proceso de barros activados de mezcla completa

Proceso de barros activados con flujo pistón

Proceso de barros activados mediante contacto y estabilización

Proceso de barros activados con alimentación escalonada

El proceso de aaiirreeaacciióónn eexxtteennddiiddaa o prolon-gada usa el mismo esquema de flujo que unproceso de mezcla completa o flujo pistón;pero, retiene el efluente en el tanque de aire-ación durante 18 horas o más. Este procesoopera a altas MCRT (bajo F/M), resultandouna condición donde no hay suficiente ali-mento en el sistema para sustento de todoslos microorganismos presentes. Entonces, losmicroorganismos compiten muy activamentepor el alimento remanente y usan su propiaestructura celular como alimento.

No se necesita más que mirar -desde arribade la superficie de un tanque de sedimenta-ción final- el movimiento descendente de lossólidos en suspensión de los lodos activados,para convencerse de la rapidez de la acciónde la separación, en virtud de que el licormezclado ha sido bien acondicionado en laetapa anterior del proceso. Esta sseeddiimmeennttaabbii--lliiddaadd se estima mediante una prueba sencilla:

• Se toma una muestra de un litro del licorde los tanques de aireación.

• Se sedimenta por treinta minutos, en unaprobeta graduada de 1.000 mililitros; elvolumen ocupado por los lodos se expresaen porcentaje o en mililitros.

• Se mezcla bien la muestra u otra muestraque se tome separadamente.

• Se determinan los sólidos suspendidos quese expresan en porcentaje, en peso o enmiligramos por litro.

Se tiene, entonces:

8833

PARÁMETROS TÍPICOS DE DISEÑO PARA PROCESOS DE BARROS ACTIVADOS

PPrroocceessooCCaarrggaa oorrggáánniiccaavvoolluummééttrriiccaa ((kkggDDBBOO55//mm33 .. ddííaa))

PPeerriiooddoo ddeerreetteenncciióónn

((hhoorraass))

EEddaadd ddee llooddooss((ddííaass))

DDeennssiiddaadd ddeellooddooss XXvv

((kkgg SSssVVTTAA//mm33))

FFaaccttoorr ddeeccaarrggaaFF//MM

((kkgg DDBBOO55// kkggSSssVVTTAA .. ddííaa))

Alta carga o aire-ación modificada 1,3-2,4 1-3 0,4-0,6 0,5-1,5 1,5-5,0

Convencional 0,48-0,64 5-7 5-10 2-3 0,2-0,4

Aireación prolongada 0,2-0,30 18-30 18-30 4-6 0,05-0,15

Alimentaciónescalonada 0,32-0,96 6-9 5-10 2-3 0,2-0,4

Mezcla completa 0,64-0,96 1-3 5-15 3-6 0,2-0,6

Contactoestabilización 0,32-0,96 0,5-1;

3 - 6 - 1,5-4 (a)6-10 (b) 0,2-0,6

a: En tanque de contacto.b: En tanque de estabilización de lodos.

ÍÍnnddiiccee vvoolluummééttrriiccoo ddee llooddooss,, IIVVLL

IVL =

Porcentaje de lodos sedimentados(en volumen; ml/l)

Porcentaje de sólidos suspendidos(en peso; g/l)

El índice de densidad de lodos es el recípro-co del índice volumétrico de lodos multipli-cado por 100. Se calcula de los datos obteni-dos por los métodos descriptos anteriormen-te. Es decir:

Resumiendo: El IVL es el volumen en milili-tros ocupado por un gramo de lodos activa-dos según la prueba citada; el IDL, que es surecíproco multiplicado por 100, es el conte-nido de sólidos entérminos de por-centaje en peso.

Multiplicando elIDL por 10.000,se obtiene el con-tenido de sólidos de los lodos, en ppm.

Cuanto más bajo es el IVL, mejores son lascondiciones de sedimentación. Los valoresaltos indican que la capacidad de sedimenta-ción es pobre. En este marco, un índice de100 es considerado barro de buena calidadde sedimentación.

El diseño del sedimentador secundario debeser efectuado con un criterio más estricto queel de otros procesos. El índice volumétrico delodos IVL, generalmente, es superior a 100(por tener bajo peso específico), lo que signifi-ca una regular sedimentabilidad. Porque, elincremento del valor IVL origina el problemadenominado aabbuullttaammiieennttoo ddeell llooddoo –bulking–,provocado por el aumento del volumen en mlque ocupa un gramo de lodo seco, con la con-siguiente disminución de su peso específico.En consecuencia, esos lodos abultados escapanen el efluente del sedimentador, con su cargaorgánica adicional hacia el curso receptor.

Hay varias causas que producen el bulking; lasmás comunes son la sobrecarga de la DBO, lade los SsTA en el reactor y la del oxígeno pro-visto por los aireadores, o la aireación insufi-ciente. Hay otras causas específicas como sonel aumento del caudal, el afluente séptico, etc.

Centrémonos ahora en la eeddaadd ddeell llooddoo,parámetro que se aplica tanto en el diseñocomo en la operación del sistema.

Se expresa por la relación de la masa de sóli-dos suspendidos volátiles en aireación con la

8844

ÍÍnnddiiccee ddee ddeennssiiddaadd ddee llooddooss,, IIDDLL

IDL = . 100

IDL =

g/l de sólidos suspendidosml/l de lodos sedimentados

100IVL

En lenguaje técnico, elIVL es el “Índice deMohlman” y el IDL es el“Índice de Donaldson”.

CONDICIONES DE SEDIMENTABILIDAD DEL BARRO

IIVVLL((mmll // gg)) SSeeddiimmeennttaabbiilliiddaadd CCaarraacctteerrííssttiiccaass

Menos de 50 Perfecta Efluente sin turbidez

50-100 Muy buena Efluente bueno

100-200 Tolerable Peligro de pérdida de barro

200-400 Mala Lodo enfermo

Más de 400 Prácticamente imposible Pérdida completa de barro

Se define como la eeddaadd ddeell llooddoo (EL) el tiempo pro-medio que una partícula de los sólidos suspendidospermanece bajo aireación, en su pasaje a travésdel proceso.

masa de sólidos suspendidos volátiles delafluente.

Donde:• V = Volumen liquido del reactor (cámara

de aireación) [m3]. • Q = Caudal diario del afluente [m3/día].• Xm = Concentración de sólidos suspendidos

totales en el reactor (licor mezclado) [ppm].• X = Concentración de sólidos suspendidos

totales del afluente [ppm].• EL = Edad del lodo [días].

Consideremos este ejemplo. Si:

V = 600 m3

Xm = 2000 ppm.Q = 2400 m3/díaX = 100 ppm

EL =

EL = 5 días

También resulta necesario considerar el ttiieemm--ppoo pprroommeeddiioo ddee rreessiiddeenncciiaa cceelluullaarr.

Ambos parámetros EL y MCRT coincidencuando pueden despreciarse los sólidos sus-pendidos del efluente del proceso. Para pro-cesos con alta edad de lodos (EL> 20 días) se

tiene muy poca cantidad de sólidos en suspen-sión en el efluente final y, en consecuencia, laedad de lodos se puede considerar igual altiempo promedio de residencia celular.

También deben considerarse la relación derecirculación r = Qr / Q (Qr = caudal recir-culado y Q = caudal medio afluente) y la con-centración de sólidos suspendidos en el reac-tor Xm = SSTA y en la recirculación Xr.

El porcentaje de caudal de recirculacióndepende de esa concentración Xr (bajosvalores de Xr dan mayores Qr y viceversa), yse expresa:

Por ejemplo, consideremos:

Xm = 2000 ppmXr = 8000 ppm

2000 ppm / 8000 ppm 1- 2000 ppm / 8000 ppm

Qr = (0, 25 / 1- 0,25) .100

Qr = 33 %

Los microorganismos presentes en el procesode fangos activados consumen el oxigeno,suministrado a través del aire, a medida queconsumen alimento (materia orgánica). Siconocemos el valor de la carga orgánica queingresa a la cámara de aireación (biorreactor),podemos calcular el caudal de aire a insuflar.

Por ejemplo:

DBO removido = DBO entrada – DBO salida DBO removido = 1050 – 52.5

8855

El ttiieemmppoo pprroommeeddiioo ddee rreessiiddeenncciiaa cceelluullaarr se definecomo el lapso –en días– que un microorganismopermanece en el circuito reactor-sedimentadorsecundario, y se expresa por la relación entre labiomasa en el tanque de aireación (kg SsVTA) y lamasa de sólidos suspendidos volátiles que aban-dona diariamente el sistema (kg SsV lodo en exce-so + kg SsV del efluente).

EL (días) =

Xm / Xr 1 - Xm / Xr

V . XmQ . X

600 m3 . 2000 ppm 2400 m3/día . 100 ppm

Qr = . 100

Qr = . 100

DBO removido = 997,5 Carga orgánica = Q (m3 / dia ) x DBO

Cantidad de oxigeno = 60000 l / día.. 0.9975 g O2 / l

Cantidad de oxígeno = 59850 g O2 / día

Volumen de aire =

Volumen de aire = 9827,58 mol / díaV = n R T / P V =9827,58 mol/día . 0,082 atm . l (ºK . mol) . (273 + 20) ºK

1 atmV = 236117,58 l aire / dia.V = 236,11758 m3 / diaV = 9,384 m3 aire / hora

La actividad biológica se puede medir por lavelocidad con la que los microorganismos uti-lizan el oxígeno del aire y consumen la materiaorgánica (sustrato); ésta se puede tomar comouna medida de la cinética del proceso.

El diseño de los tanques de aireación en elproceso de lodos activados se basa en lamedida de la cinética del proceso determina-do por la ecuación de Michaelis-Menten, lacual establece que la velocidad específica deutilización de sustrato es una función hiper-bólica de la concentración de sustrato y seexpresa por la siguiente función:

Donde:• V máx = Velocidad máxima de utilización

de sustrato por los microorganismos en lostanques de aereación.

• S = Concentración orgánica que rodea a losmicroorganismos; concentración de sus-trato limitante.

• Km = Constante de saturación del sustrato

o de Michaelis-Menten; concentración delsustrato para la cual la velocidad de utili-zación del sustrato por unidad de biomasaes la mitad de la velocidad máxima.

Consideremos, finalmente, las normas dediseño recomendadas para eessttaacciioonneess ddeellooddooss aaccttiivvaaddooss ddeell ttiippoo ccoonnvveenncciioonnaall.

DDiimmeennssiioonneess ddee llooss ttaannqquueess ddee aaiirreeaacciióónn:: Lasdimensiones de los tanques de aireación semiden en términos de período de retenciónbasado en el flujo promedio (capacidad dediseño) de las aguas a tratar, según lassiguientes cifras:

DDiimmeennssiioonneess ddee llaa ccáámmaarraa ddee aaiirreeaacciióónn::

Altura (h) = 3 a 4.5 mAncho (a) = 1 a 2 m x (h)Largo (l) = 3 a 8 m x (h)Numero de unidades = 2 (mínimo)

V máx . SKm + S

8866

Velocidad de utilización del sustrato

=

LLee rreeccoommeennddaammooss ccoonnssuullttaarr::

•Schiappacasse, Eduardo (2005) Biorreactor parala producción de alimentos. Instituto Nacional deEducación Tecnológica. Buenos Aires.

La versión digital de este material de capacitaciónestá disponible en www.inet.edu.ar.

NORMAS DE DISEÑO

•Dimensiones de los tanques de aireación•Dimensiones de la cámara de aireación•Cantidad de aire

Capacidad de diseño,en litros por segundo

Período de retención,en horas

8,8–35,135,1–44,0Más de 44,0

7,57,5–6,06,0

59850 g O2 . 100 g aire . 1 mol airedía . 21 g O2 . 29 g

CCaannttiiddaadd ddeell aaiirree:: La demanda del oxígeno esmás grande en la entrada de los tanques deaireación –o sea, en las etapas iniciales del pro-ceso– y disminuye, progresivamente, a lo largode éste. Los sopladores deben suministrarhasta 150 % de su rendimiento normal, que semide en 1.000 pies cúbicos del aire por librade la DBO afluente; o sea, 62,3 metros por kg.En todo caso, el valor del oxígeno disueltodebe mantenerse en 2 mg por litro, en el tan-que, durante su funcionamiento.

A partir de la experiencia acumulada en añosde operación de las estaciones depuradorasde lodos activados, hemos observando uncambio tanto en el equipo como en el modode operar las varias estaciones ya construi-das. Mientras que las normas de diseño arri-ba citadas sólo tienen como finalidad lograr

una instalación que no presente fallasmolestas, queda aún algo muy importanteque considerar: Los componentes correlati-vos a los denominados parámetros de dise-ño y operación –tales como el aire a sumi-nistrar, los sólidos a llevar en los lodos deretorno, además de su cantidad y la natura-leza de los flóculos, y su sedimentabilidaden los tanques finales–. Todo esto se rela-ciona, a la vez, con la carga orgánica de lasaguas a tratar.

El subproducto aa es una materia ya extraída ylavada, de carácter inerte, de modo que es fácildisponerla como relleno en varias ubicaciones.

El subproducto bb es una materia poco agrada-ble –lo mismo que c–; pero, por lo general, sise la dispone en digestores con los lodos es unamateria digerible y que, también, puede que-marse. Raras veces un problema de mayorimportancia, porque es de poco volumen.

Todo esto no hace menor el problema de ladisposición de las arenillas, las materiassobrenadantes provenientes de un tratamien-to primario de aguas residuales, ni pasa poralto la necesidad de cuidar cabalmente todoslos desechos semejantes.

Por otra parte, el acondicionamiento y la dis-posición de los lodos d y e que se originan en

8877

SSuubbpprroodduuccttooss ddeell ttrraattaammiieennttoo ddee aagguuaass rreessiidduuaalleess

Los subproductos del tratamiento de las aguasresiduales son:a. La arenilla que viene de los desarenadores.b. El material retirado del flujo por las rejillas.c. La nata y la espuma eliminadas de la superficie

del líquido en los tanques de sedimentación pri-marios.

d. Los lodos provenientes de éstos.e. Los lodos excedentes en el proceso de lodos

activados.

Equipo de aireación por difusión de alta efi-ciencia. Repicky SA www.repicky.com.ar

los tanques de sedimentación primarios o enlos secundarios, por separado o mezclados, eslo que constituye el problema primordial.Efectivamente, éste merece tanto estudio comoel tratamiento de las mismas aguas residualesque producen los lodos a disponer.

Tenemos que desechar toda idea de dispo-ner en condiciones crudas, los lodos prove-nientes del tratamiento de las aguas resi-duales, bien por el volumen de aquéllas opor su naturaleza.

Son contados los sitios en donde las esta-ciones depuradoras pueden ubicarse al

alcance de cuerpos de agua receptores,como el mar, los cuales puedan ser aprove-chados con tal propósito.

El mismo carácter de la materia prohíbe cual-quier procedimiento que pueda ocasionarperjuicios a la salud pública, ya por contactoo exposición, o a causa de vectores insectos,u otros animales o vegetales. De modo que,en la gran mayoría de los casos, no quedasino el único recurso ya conocido. A saber: ladigestión y la destrucción parcial consiguien-te de los sólidos y, enseguida, el desecamien-to de los sólidos digeridos antes de disponer-los convenientemente.

8888

PARÁMETROS DE DISEÑO Y OPERACIÓN

PARA EL PROCESO CONVENCIONAL DE LODOS ACTIVADOS

Caudal de recirculado Qr ( %) 20-35 Xm/Xr . 1001 - Xm/Xr

P (h) Tiempo de aireación 5-7 horas (difusión)9-12 horas (aireación mecánica)

V (m33)Q(m33/h)

Cantidad de aire aplicado

Se debe mantener, por lo menos, 2ppm de O22 disuelto en la cámara deaireación.

7-5 m33 /m33 de afluente 56/76 m3/kg DBO

Concentración de sólidos suspendi-dos en el reactor (cámara de airea-ción) SsVTA

1000/2500 ppm

Índice volumétrico de lodosIVL (ml/g) 100/200 Lodos sedimentados . 30´(ml/l)

Sólidos suspendidos totales (g/l)

Edad de los barros EL (días) 5 -10 V (m33) . Xr (ppm)

Q (m33/día) . X ( ppm)

Eficiencia global del proceso (e) % 80-95 %medidos en reducción de DBO

Se-Ss . 100Se

8899

Se trata de una planta de tratamiento de aguas residuales que permite al alumno simular yanalizar el procesamiento de aguas de desagües cloacales y de industrias alimenticias12.

3. HACIA UNA RESOLUCIÓN TÉCNICA. Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo

El producto

12 El desarrollo de planos e imágenes, y la construcción del equipo son obra de Pablo Pilotto. Pablo Pilotto realizó estudios de Diseño Industrial (Universidad Nacional de La Plata). Es coordinador de la Unidad de Cultura Tecnológica del Instituto Nacional deEducación Tecnológica (INET). Es profesor de “Tecnología de los materiales” (Escuela de Educación Técnica N° 1. Las Flores. Provincia de Buenos Aires). Es autorde Experiencias telemáticas con las Unidades de Cultura Tecnológica (2003. INET. Buenos Aires) y tutor online de acciones de capacitación docente del Sistemade Educación a Distancia del INET.

9900

La planta de tratamiento consta de:

• un sedimentador primario que permiteremover los sólidos sedimentables en unperíodo de retención de dos horas;

• una cámara de aireación, en donde ingresael agua y en la que permanece sometida aaireación intensa durante horas, según elmétodo de lodos activados que se seleccio-ne; aquí se forma el lodo activado;

• un sedimentador secundario o clarificador,en donde el lodo activado se decanta.

Incluimos, también, una estructura portanteque, además de soportar los contenedores,cumple la funciónde contrarrestar lapresión que ejerceel líquido desde elinterior hacia elexterior.

El aire es suministrado mediante un difusorde membrana de burbuja fina tipo RG-30,interponiendo una válvula de retención paraevitar el paso de agua al compresor.

El retorno del lodo, desde el clarificador a lacámara de aireación, se puede hacer en formamanual o mediante una bomba.

Los componentes

La cámara de airea-ción y el clarificadorintegran una mismaunidad de tratamiento. Sedimentador primario

Cámara de aireación y clarificador

9911

Los materiales, herramien-tas e instrumentos Es posible construir la planta de tratamien-to de aguas residuales con materiales dis-

ponibles en ferreterías y en negocios deprovisión de laboratorios y de materiales deconstrucción –a excepción del dispositivodifusor de aire que debe adquirirse ennegocios especializados en el tratamientode aguas residuales–.

Tanto el decantador primario como la cáma-ra de aireación y el clarificador están cons-truidos en acrílico de 3 mm. Para su armadoy montaje usamos un adhesivo de contacto yun sellador que garantizaran la estanqueidadde cada uno de los contenedores.

La estructura portante está construida enperfil de aluminio de 20 x 20 mm..

Compresor

Difusor de membrana

A causa de que la transferencia de oxígeno delaire al agua es una operación de baja eficiencia,hemos recurrido a un dispositivo comercial espe-cifico; otras alternativas no lograban la eficienciarequerida para que el agua pudiera tratarse con-venientemente.

9922

La construcción y el montaje del equipo noreviste ninguna dificultad; sus alumnos lopodrán hacer, teniendo el debido cuidado ycontando con su supervisión durante el cortede las placas de acrílico.

Las herramientas y componentes necesariospara construir la planta:

• Placas de acrílico transparente de 3 mm deespesor.

• Cañerías de alimentación y desagües de19 mm de diámetro, cuyas uniones seefectúan por termofusión –en caso de usarcaño tipo IPC– o a rosca –en caso de usarcañerías estándar y sus acoples–.

• Un compresor de DC 12 volt, 20.7 bar.

• Un difusor de aire de membrana de bur-buja fina tipo RG-300, de 31 cm de diá-metro con entrada de rosca ¾” BSP.

Planta de tratamiento de aguas residuales

Decantador primario

9933

La construcciónOrganizamos la tarea de este modo:

• Construcción de la estructura de soporte.

• Construcción del decantador.

• Construcción de la cámara de aireación yel clarificador.

• Construcción de las cañerías de acoples.

Las imágenes muestran la secuencia de construcción:

Decantador secundario

9944

El armadoEl dispositivo se puede armar en formamanual; le recomendamos hacerlo de estemodo:

1. Disponemos la estructura de soporte sobreuna mesa.

2. En forma manual, acoplamos el sedimen-tador primario de acrílico.

3. También manualmente, acoplamos el difu-sor a la cámara de aireación de acrílicointegrada con el clarificador. Montamos enla estructura portante.

4. Montamos las cañerías de entrada y salidade afluente a cada dispositivo. Conectamosel difusor al compresor.

5. Adosamos la cañería de retorno de lodos;un extremo se integra al conducto de sali-da de lodos del clarificador y éste a labomba de lodos –si se dispone–; la salidade la bomba se adosa a la tubería de enta-da de agua y a la cámara de aireación.

6. Conectamos las salidas de lodos del sedi-mentador primario y el excedente de lodosdel clarificador a un recipiente plástico,para su posterior disposición.

El ensayo y el controlPara que las experiencias puedan realizarsecon éxito, es necesario que verifiquemos laestanqueidad de los dispositivos, de las cañe-rías y de sus conexiones, lo que va a posibili-tar contar con un flujo continuo, una vez quela planta se deja en régimen.

¿Cómo logramos poner la planta en régimen?

La llenamos totalmente con el afluente a tra-tar, de modo que el agua que ingrese por unextremo del sedimentador primario salga porel otro extremo (clarificador).

Dado que la planta está diseñada para que elagua fluya de un extremo a otro por gravita-ción, al poner en funcionamiento los airea-dores, el agua que sale del clarificador debeingresar por el otro extremo para ser tratadanuevamente, hasta que se cumpla el tiemposeleccionado para la cámara de aireación; apartir de esto, la planta entra en régimen y elefluente de salida es agua tratada.

El agua se bombea o se aplica en forma manualal sedimentador primario, en donde permane-ce en reposo durante dos horas o el tiempo quese estime necesa-rio, intervalo en elcual efectuamos lapurga de barros enel decantador.

El agua decantada ingresa a la cámara deaireación en donde se somete al proceso deaireación durante el tiempo seleccionado.

El agua pasa al sedimentador secundario oclarificador donde permanece por otra hora ymedia. Luego de este tiempo, los lodos retor-nan a la cámara de aireación en el volumenseleccionado.

Este barro de retorno aporta los microorga-nismos necesarios para llevar a cabo la depu-ración del agua. Ingresa en el mismo puntoque el agua a tratar entra a la cámara de aire-ación, puesto que, en este punto, tiene lamayor cantidad de carga orgánica (sustrato);por lo tanto, son necesarios más microorga-nismos para su depuración.

Finalmente, el agua sale por el extremoopuesto, como agua tratada.

9955

Para esta tarea, nosbasamos en la guíaincluida en la segundaparte del libro.

Cuando la planta está en régimen, observa-mos que, en la cámara de aireación, se hanformado flóculos de apariencia granulosa,bien delimitados, de color pardo dorado ycon olor a moho; este rasgo indica un buenfuncionamiento.

La superación de dificul-tadesLa alimentación de agua tratada –previa alingreso al sedimentador primario– debe pasar-se a través de un tamiz o malla metálica conaberturas próximas a los 5 mm, para evitar

obturaciones enlos circuitos de laplanta; esto tam-bién puede hacer-se mediante la uti-lización de unabomba dosificado-ra, adicional alequipo.

La purga de barrosse puede hacer deigual modo, adi-cionando un tuboflexible y utilizan-do una pinza delaboratorio.

La formación de sobrenadantes o espumas enlos sedimentadores puede retirarse en formamanual, con un colador metálico.

Si no se dispone de una bomba, el retorno delodos a la cámara de aireación puede hacersecada hora y media, drenando el volumennecesario y retornándolo –en forma manual–al ingreso de la cámara de aireación.

9966

Considere la siguiente guía:• Es necesario mantener el contenido de oxígeno

disuelto en la cámara de aireación por encima delas 2 ppm, excepto en las inmediaciones de la ali-mentación.

• Los lodos activados deben recircularse continua-mente, conforme al porcentaje determinado; si nose puede realizar en forma continua, es necesariohacerlo en intervalos de cada 15 minutos.

• El contenido de sólidos en el tanque de aireaciónpuede variar considerablemente; pero, usualmen-te, lo hace entre 1000 y 2500 ppm.

• Es necesario un IVL cercano a 100 y edad de lodosde 3 a 4 días.

• Las sobrecargas orgánicas periódicas o repetiti-vas, y sustancias toxicas causarán dificultades enla operación, por lo que deben evitarse.

Debe tenerse cuidado con la higiene personal de losalumnos operadores. Es necesario tener en cuentaque, según su procedencia, el líquido residual a tra-tar puede presentar alta contaminación y contenerbacterias patógenas, por lo que deben tomarsetodos los resguardos que hemos establecido.

Si no se dispone de labomba dosificadora, laoperación puedehacerse mediante unbidón de suficientecapacidad –no menorde 25 litros– con salidaen su base inferior. Aeste bidón se adicionaun tubo de látex.Mediante una pinza delaboratorio, se regula elcaudal en función deltiempo, procurandoagitar continuamente,en forma manual, paraevitar sedimentos.

9977

Consideremos, inicialmente, algunas posibi-lidades didácticas de la PPllaannttaa ddeeppuurraaddoorraa ddeeaagguuaass rreessiidduuaalleess:

• CCaappaacciiddaadd ddeell eeqquuiippoo.. Se trata de un dis-positivo que guarda relación geométrica–en cuanto a dimensiones– respecto de losdistintos dispositivos; por esto, se puedeobtener una buena interpretación del pro-ceso a través de la medición de variablestales como caudales, tiempos de retenciónhidráulica y de aireación.

• AAssppeeccttooss aammbbiieennttaalleess qquuee iinnvvoolluuccrraa.. Esimportante que los alumnos se concienti-cen sobre los aspectos ambientales queimplica la contaminación de las aguas ycuáles son las alternativas de tratamiento.Para esto, además del diseño y la construc-ción del equipo, recomendamos búsque-das en Internet de artículos -avalados por

instituciones dedicadas a la investigación ya la transferencia de conocimientos- vincu-lados a la contaminación de aguas (conta-minación de la cuenca del Matanza-Riachuelo, instalación de fábricas de pastade celulosa y papel en Fray Bentos,República Oriental del Uruguay, que supo-ne la contaminación del río Uruguay, etc.).

• EExxppeerriieenncciiaass ddee hhiiddrrááuulliiccaa aapplliiccaaddaa.. Lamedición de caudales, la velocidad de flujoy la sedimentación natural de partículas enun líquido en movimiento, son aspectosque se pueden comprobar.

• CCoonnoocciimmiieennttooss ddee mmiiccrroobbiioollooggííaa,, qquuíímmiiccaa yybbiiooqquuíímmiiccaa ddee llaass aagguuaass rreessiidduuaalleess.. Losalumnos pueden estudiar los cambios físico-químicos de las aguas residuales durante sutratamiento y relacionarlos con los aspectosmicrobiológicos.

El equipo que le proponemos desarrollar permite integrar conocimientos altratamiento de aguas residuales domésticas e industriales, mediante la utilizaciónde tecnología de lodos activados.

4. EL EQUIPO EN EL AULA

Contaminación ambiental

Microbiología aplicada

Química y bioquímica

Hidráulica aplicada

Procesos biotecnológicos

Costos

Áreas de conoci-mientos integrados altratamiento de aguas

residuales

9988

• EExxppeerriieenncciiaass vviinnccuullaaddaass aa pprroocceessooss bbiioo--tteeccnnoollóóggiiccooss.. En el tratamiento secun-dario, se puede comprobar la eficienciadel tratamiento biológico, mediante lamodificación de las variables del proce-so y las condiciones del medio (aguaresidual).

• DDeetteerrmmiinnaacciióónn ddee llooss ccoossttooss ddee ttrraattaammiieennttoo..Los estudiantes pueden indagar en cómoimpacta en la economía -en particular, dequien origina la contaminación y, en gene-ral, la contaminación de las aguas-, relacio-nando los costos de tratamiento con el cau-dal a tratar y su grado de contaminación.

Vamos a presentar guías de actividades detrabajo prácticos centrados en la planta detratamiento, que van a permitir a los alumnosrealizar en el aula-taller la simulación y laobservación del proceso de tratamiento delíquidos residuales de distintas procedencia,desarrollar experiencias comparativas de aná-lisis de resultados de las distintas etapas detratamiento y evaluar, a través de la modifica-ción de las distintas variables del proceso,cómo influyen en la eficiencia del tratamien-to final.

Actividad 1. Tratamiento dedesagües cloacales

Permite desarrollar un proyecto tecnológicopara simular y establecer las condicionesrecomendables en el tratamiento de desagüescloacales.

Las tareas a encarar por los alumnos, son:

• Establecer la importancia ambiental deltratamiento de los desagües cloacales.

• Evaluar el tratamiento de desagües cloaca-les mediante la aplicación de tecnologías delodos activados.

• Establecer la importancia de los tiempos deretención hidráulica y la aireación median-te la difusión de aire, para la calidad delproducto final.

• Establecer, mediante la evaluación del IVL,las características de los microorganismosen la cámara de aireación y las cualidadesdel afluente final.

• Establecer la importancia del nivel de oxi-geno disuelto y el valor del pH en la cáma-ra de aireación.

• Determinar los costos unitarios del trata-miento.

Las variables seleccionadas:

Actividades a desarrollar

ACTIVIDADES A DESARROLLAR

1. Tratamiento de desagües cloacales.

2. Tratamiento de líquidos residualesgenerados en la industria láctea.

3. Evaluación del tratamiento primariodel afluente de un establecimiento deelaboración de cerámicos destinados ala construcción.

4. Evaluación del tratamiento de aflu-entes generados en la industria cárnica.

9999

VARIABLES INDEPENDIENTES VARIABLES DEPENDIENTES

TemperaturaCaudal afluenteCantidad de materia orgánica (DBO)Cantidad de sólidos suspendidos totales

Tiempo de residencia hidráulicaDensidad del afluenteViscosidadOlor, color, formación de espuma, etc.

VARIABLES CONTROLADAS

pHConcentración de oxigeno disuelto

Concentración o volumen de sustrato, cantidad de materia orgánica (DBO)

MMaatteerriiaalleess::

• Afluente del alcantarillado cloacal.• Recipientes recolectores.• Vaso volumétrico o probeta.• Planta de tratamiento de lodos activados

LLooss aalluummnnooss::

1. Ensamblan el dispositivo.

2. Acoplan la bomba de alimentación deafluente y ajustan el caudal de alimentación.

3. Insertan el dispositivo de aireación yconectan el compresor.

4. Acoplan la bomba al conducto de retornode lodos del clarificador.

5. Para la obten-ción de datos deproceso, realizan:medición de cau-dales, lecturas det e m p e r a t u r a ,tiempo de resi-dencia hidráulica,caudal de airesuministrado y

cantidad de oxigeno disuelto a intervalos detiempo preestablecidos.

6. Obtienen muestras cada hora, para medirel oxígeno disuelto y el pH.

7. Determinan IVL, cada hora.

8. Clasifican el proceso de barros activadosdefinidos por el rango de cargas o la materiaorgánica disponible para los microorganismos:

• alta carga, • convencional y • baja carga.

9. Para cada rango de carga y calidad del pro-ducto final, concretan: el tiempo de residen-cia hidráulico, la cantidad de aire a suminis-trar y el porcentaje de lodos que tiene queretornar a la cámara de aireación.

10. Para cada pro-ceso en régimen,determinan DBOen la entrada y enla salida de cadaoperación.

Le recomendamos par-tir de una cantidad de15 a 20 % de lodos queretornan del clarifica-dor a la cámara deaireación.

Le recomendamos rea-lizar distintas pruebascon sus alumnos, paraestablecer las condi-ciones ideales: empe-zando desde 3 horas deaireación, hasta unaaireación continua ycreciente, aumentandolos tiempos de residen-cia hidráulica.

110000

11. Determinan la cantidad de barros genera-dos en el sedimentador primario y el clarifi-cador, estableciendo un protocolo de dispo-sición final.

12. Presentan resultados a partir de:

• Tablas: Tablas de resultado de DBO y SSTpara las distintas etapas, comparando valo-res iniciales y finales, y obteniendo rendi-mientos.

• Gráficos: Variación de la disminución de laDBO en función de las distintas variablesde proceso: tiempo de residencia hidráuli-ca, pH y cantidad de aire suministrado, enfunción de la temperatura de proceso y dela cantidad de lodo que retorna a la cáma-ra de aireación.

• Construcción de datos que relacionan lacantidad de afluente tratado y el costoinsumido en todo el proceso, a efectos deobtener el costo unitario de tratamiento.

13. Establecen comparaciones de costos enrelación con el valor del m3 de agua potabili-zada y el obtenido en la planta de tratamien-to; obtienen conclusiones.

14. Establecen conclusiones respecto de lainfluencia en la calidad de producto final,según:

• calidad del afluente inicial,• propiedades del efluente final, • rendimiento,• validez de los principios microbiológicos

clásicos, • validez de los principios básicos de hidráu-

lica aplicada, • calibración de las condiciones óptimas de

operación, • importancia y nivel de aireación durante el

proceso, obtención y variación de la calidaddel efluente final en función de los tiemposde retención hidráulica y aireación, etc.

15. Desarrollan propuestas de mejora en elproceso.

16. Valoran las ventajas y las desventajas, alcambiar de una escala de laboratorio a unade proceso industrial masivo.

17. Evalúan la ecoeficiencia de las operacio-nes realizadas.

Actividad 2. Tratamiento delíquidos residuales generados enla industria láctea

Esta segunda actividad tiene como objetivoevaluar el tratamiento secundario del afluen-te de una industria láctea.

MMaatteerriiaalleess::

• Afluente de la industria láctea.• Recipientes recolectores.• Vaso volumétrico o probeta.• Planta de tratamiento de lodos activados

LLooss aalluummnnooss::

1. Ensamblan el dispositivo.

2. Acoplan la bomba de alimentación deafluente y ajustan el caudal de alimentación.

3. Insertan el dispositivo de aireación yconectan el compresor.

4. Acoplan la bomba al conducto de retornode lodos.

5. Para la obtención de datos de proceso, rea-lizan lecturas de temperatura, tiempo de resi-dencia hidráulica, caudal de aire suministra-do y cantidad de oxígeno disuelto, a interva-los de tiempo preestablecidos.

110011

6. Obtienen mues-tras cada hora,para medir el oxí-geno disuelto y elpH.

7. Determinan IVL,cada hora.

8. Concretan elproducto final,determinando la cantidad de aire a suminis-trar y el tiempo de residencia hidráulico finalnecesario.

9. Determinan y calibran el porcentaje delodos que tiene que retornar a la cámara deaireación.

10. Para cada proceso en régimen, determi-nan DBO en la entrada y en la salida de cadaoperación.

11. Determinan la cantidad de barros genera-dos en el sedimentador primario y en el cla-rificador, estableciendo un protocolo de dis-posición final.

12. Presentan resultados a partir de:

• Tablas: Tablas de resultado de DBO y SSTpara las distintas etapas, comparando valo-res iniciales y finales, y obteniendo rendi-mientos.

• Gráficos: Variación de la disminución de laDBO en función de las distintas variablesde proceso: tiempo de residencia hidráuli-ca, pH y cantidad de aire suministrado, enfunción de la temperatura de proceso y dela cantidad de lodo que retorna a la cáma-ra de aireación.

• Construcción de datos que relacionan lacantidad de afluente tratado y el costoinsumido en todo el proceso, a efectos deobtener el costo unitario de tratamiento.

13. Establecen conclusiones respecto de lainfluencia en la calidad de producto final,según:

• calidad del afluente inicial,• propiedades del efluente final, • rendimiento,• validez de los principios microbiológicos

clásicos, • validez de los principios básicos de hidráu-

lica aplicada, • calibración de las condiciones óptimas de

operación, •importancia y nivel de aireación durante el

proceso, obtención y variación de la calidaddel efluente final en función de los tiemposde retención hidráulica y aireación,

• etc.

14. Desarrollan propuestas de mejora en elproceso.

15. Valoran las ventajas y las desventajas, alcambiar de una escala de laboratorio a unade proceso industrial masivo.

16. Evalúan la ecoeficiencia de las operacio-nes realizadas.

Actividad 3. Evaluación del trata-miento primario del afluente deun establecimiento de elabora-ción de cerámicos destinados a laconstrucción

Este tercer proyecto tecnológico permite,mediante la utilización del tratamiento pri-mario de la planta:

• Simular y establecer las condiciones ópti-mas para la remoción de sólidos sedimen-tables provenientes de una industria ela-

Para la tarea 5, le reco-mendamos realizardistintas pruebas consus alumnos, paraestablecer las condi-ciones ideales: empe-zando desde 3 horasde aireación, hastauna aireación continuay creciente.

110022

boradora de cerámicos. • Realizar y controlar el proceso de sedimen-

tación primaria, para obtener la reducciónde sólidos sedimentables.

• Desarrollar el control de proceso para larecuperación de sólidos y retornarlos comomateria prima para la elaboración de cerá-micos.

MMaatteerriiaalleess::

• Afluente de una industria elaboradora decerámicos o mosaicos para la construcción.

• Recipientes recolectores.• Vaso volumétrico o probeta.• Planta de tratamiento (sedimentador pri-

mario).

LLooss aalluummnnooss::

1. Ensamblan el dispositivo.

2. Acoplan la bomba de alimentación deafluente y ajustan el caudal de alimentación.

3. Para la obtención de datos de proceso, rea-lizan lecturas detemperatura ytiempo de resi-dencia hidráulica,a intervalos detiempo preestable-cidos.

4. Obtienen mues-tras cada 10 minu-tos, para medirSST y turbiedad.

5. DeterminanDBO o DQO a laentrada y a la sali-da del sedimenta-dor primario.

6. Determinan el porcentaje de sedimentoque acumula el sedimentador al cabo de lasdos horas de operación, y establecen un pro-tocolo de purgas y limpieza del dispositivo.

7. Establecen un protocolo de disposiciónfinal de los sedimentos.

8. Presentan resultados, a partir de:

• Tablas: Tablas de resultado de SST compa-rando valor iniciales y finales, y obteniendorendimientos.

• Gráficos: Variación de la disminución de laDBO o DQO, en función de los distintostiempos de residencia hidráulica.

• Construcción de datos que relacionan lacantidad de afluente tratado y el costoinsumido en todo el proceso, a efectos deobtener el costo unitario de tratamiento.

9. Establecen conclusiones respecto de lainfluencia en la calidad de producto final,según:

• calidad del afluente inicial,• propiedades del efluente final, • rendimiento o eficiencia del sedimentador,• validez de los principios básicos de hidráu-

lica aplicada, • calibración de las condiciones óptimas de

operación, • importancia de las temperaturas en el sedi-

mentador a distintos niveles y obtención dela variación de la calidad del efluente final,en función de los tiempos de retenciónhidráulica.

• etc.

10. Desarrollan propuestas de mejora en elproceso.

11. Valoran las ventajas y las desventajas, alcambiar de una escala de laboratorio a unade proceso industrial masivo.

Le recomendamos rea-lizar distintas pruebascon sus alumnos, paraestablecer las condi-ciones ideales: empe-zando con variacionesde caudales que per-mitan acotar los tiem-pos de retención hi-dráulica de 1 a 3 horas,variando la temperatu-ra del afluente y calen-tándolo –si es necesa-rio–, a efectos de com-probar cómo incidesobre la calidad delefluente final.

110033

12. Evalúan la ecoeficiencia de las operacio-nes realizadas.

Actividad 4. Evaluación del trata-miento de afluentes generados enla industria cárnica

Permite desarrollar un proyecto tecnológicopara simular y establecer las condicionesrecomendables en el tratamiento de afluentesen la industria cárnica.

Las tareas a encarar por los alumnos, son:

• Establecer la importancia ambiental deltratamiento de los desagües residuales de laindustria frigorífica.

• Evaluar el tratamiento de afluentes,mediante la aplicación de técnicas dereducción de contaminantes en su fuentede generación.

• Establecer la importancia de la recupera-ción de subproductos en la calidad delafluente final.

• Mediante la evaluación de los distintos pro-cesos utilizados en la industria frigorífica,establecer un modelo para economizaragua en las etapas de producción y lavado.

• Ensayar tratamientos de afluentes con y sinreducción previa de contaminantes.

• Determinar los costos unitarios del trata-miento.

Por tratarse de un proyecto más complejoque el anterior, vamos a plantear tres etapasde trabajo, a los fines de secuenciar apropia-damente los pasos y las variables a controlaren cada caso:

• EEttaappaa 11.. Evaluar la importancia ambientaldel tratamiento de afluentes en la industriafrigorífica.

- EEttaappaa 22.. Ajustar, considerando las distintasetapas de producción, un modelo para eco-

nomizar agua, ensayar tratamientos previosy/o primarios para la reducción de cargacontaminante y evaluar la recuperación desubproductos en la calidad del afluentefinal.

- EEttaappaa 33.. Evaluar, con y sin reducción decarga contaminante, las variables de proce-so de tratamiento y determinar los costosde unitarios de tratamientos en cada caso.

EEttaappaa 11.. EEvvaalluuaarr llaa iimmppoorrttaanncciiaa aammbbiieennttaallddeell ttrraattaammiieennttoo ddee aafflluueenntteess eenn llaa iinndduussttrriiaaffrriiggoorrííffiiccaa

Los alumnos:

1. Mediante revisión bibliográfica, establecenla importancia ambiental del tratamiento deafluentes de la industria frigorífica.

2. Mediante revisión bibliográfica, caracteri-zan los efluentes líquidos producidos en laindustria frigorífica, separando líneas verdesy rojas.

3. Determinan DQO y sólidos suspendidostotales para cada afluente de proceso, y selec-cionan aquellos que aportan mayor cargacontaminante, a efectos de efectuar las accio-nes de reducción sobre éstos.

EEttaappaa 22.. EEnnssaayyaarr aacccciioonneess ddee mmiinniimmiizzaacciióónnddee ccaarrggaa ccoonnttaammiinnaannttee

4. Mediante la revisión de los distintos pro-cesos, establecen los porcentajes de reduc-ción de agua de lavado.

5. Seleccionan procesos a través de los cualesse pueda realizar la recuperación de subpro-ductos, mediante la utilización de tratamien-tos previos y/o primarios (elaboración deharina de sangre y/o de huesos, grasa, etc.)

110044

utilizando el sedimentador primario; recupe-ran materias primas.

6. Ensayan métodos de sedimentación con elagregado de coagulantes químicos.

MMaatteerriiaalleess::

• Muestras de afluentes de distintos procesos.• Recipientes recolectores.• Vaso volumétrico o probeta.• Cronómetro.• Filtro de malla, de alambre o tela.• Centrífuga de laboratorio.

7. Extraen muestras de los distintos procesos,en forma manual y puntual, establecen tem-peraturas mediante estimación o determi-nando el tiempo de llenado de un volumende un recipiente colector por el caudal deafluente originado por cada proceso.

8. Para cada operación de lavado, determi-nan: tiempos y formas de lavado, y los cauda-les utilizados. Estiman las reducciones por-centuales de volúmenes de agua de lavado.

9. Con una malla de alambre, filtran los resi-duos más voluminosos (restos de carnes, vís-ceras, etc.).

10. Utilizan una centrífuga de laboratoriopara efectuar la reducción de sólidos en elefluente; establecen tiempo y velocidad(rpm) en la operación.

11. Pesan estos residuos y determinan si esposible reprocesarlos.

12. Utilizan este afluente lo más pronto posible,para iniciar la segunda etapa; en su defecto,almacenan a menos de 4 ºC, sin llegar al con-gelamiento, para procesarlo posteriormente.

13. Ensayan lasedimentación pri-maria con y sin elagregado de coa-gulante, utilizandosulfato de alumi-nio -Al22 (SO3)2; eneste caso, conside-ran que los sólidossedimentados yano pueden utili-zarse como mate-ria prima parareprocesarlos, porla oclusión del coagulante en el sedimento.

14. Mediante lecturas de temperatura, esti-mación de velocidad de flujo en el sedimen-tador y tiempo de residencias, obtienenmuestras para medir temperaturas, densidad,pH y DBO.

15. Presentan re-sultados a partir de:

• Tablas: Valores de muestras a lo largo delproceso (agitación, temperatura, densidad,pH) y eficiencia para cada ensayo.

• Gráficos: Variación de turbiedad en funcióndel tiempo de proceso y agitación, cambioen las propiedades de producto final en fun-ción de la temperatura de proceso, y gráficosde rendimiento en función del tiempo y dela disminución de sólidos y de la DBO.

16. Evalúan y establecen conclusiones respec-to de la influencia de implementar acciones deminimización de carga previa y de disminu-ción del agua utilizada en la calidad del afluen-te final, según los parámetros analizados.

17. Desarrollan propuestas de mejoras en elproceso de producción.

18. Discuten acerca de las ventajas y de las des-

Para determinar ladosis de coagulante, lerecomendamos pro-bar, para establecerlas condiciones idea-les, empezando desde10 ppm y continuandocon dosis crecientesde 10 hasta 60 ppm,con agitación fuertedurante los primeros20 segundos y, luego,continuar por 10 minu-tos a baja velocidad.

110055

ventajas de utilizar procedimientos de mini-mización de carga mediante acciones previasde tamizado, centrifugación o sedimentacióncon el agregado de coagulantes; incluyen pará-metros que acotan cada uno de estos procesos.

19. Discuten respecto de establecer unmodelo continuo por el agregado de materiasprimas durante el ciclo de procesos, proyec-tando dicha operación en un modelo a esca-la industrial.

20. Postulan un modelo de proceso mejora-do, a partir de las experiencias efectuadas.

21. Valoran las ventajas y las desventajas, alcambiar de una escala de laboratorio a unade proceso industrial masivo.

EEttaappaa 33.. EEvvaalluuaarr eell pprroocceessoo ddee ttrraattaammiieennttoo ffiinnaallyy ddeetteerrmmiinnaarr llooss ccoossttooss uunniittaarriiooss eenn ccaaddaa ccaassoo

22. Efectúan el tratamiento del afluente con ysin minimización de carga contaminante, utili-zando el método convencional de lodos activa-dos; determinan los costos directos de opera-ción y establecen las diferencias para cada caso.

23. Para cada una de las operaciones deminimización de carga contaminante, deter-minan los costos directos.

24. Comparan los costos con y sin minimiza-ción de carga, y establecen conclusiones conrespecto a la conveniencia de llevarlas a cabo.

110066

Sus estrategias para el trabajo en el aula

110077

110088

Esta parte final de nuestro módulo de capa-citación contiene un cuadernillo para la eva-luación del recurso didáctico que le presen-tamos y, de las experiencias didácticas y con-tenidos propuestos a partir de él:

Esta evaluación tiene dos finalidades:

• Brindarle a usted, como docente que uti-liza este material, la oportunidad de do-cumentar el seguimiento de las activi-dades que realice con sus alumnos, a par-tir de nuestras propuestas y, en funciónde esta memoria de acciones, propiciaruna reflexión acerca de los cambios,mejoras o enriquecimiento de su propiatarea de enseñanza.

• Obtener de su parte, como usuario deeste material, información sobre todoslos aspectos en torno a los cuales gira lapropuesta.

Para este relevamiento de información, ustedencontrará, a continuación, una serie decuestionarios organizados básicamente entablas o matrices para completar. Con losdatos que usted exprese en ellos esperamostener una realimentación que nos permitamejorar todos los componentes de la serie depublicaciones “Recursos didácticos” yenriquecerla con propuestas o docu-mentación complementaria para aquellosdocentes que planteen iniciativas, interro-

gantes o dificultades específicas con relacióna la construcción del recurso didáctico, a lasactividades de aula, a los contenidos científi-cos y tecnológicos, a la metodología deenseñanza, a los procedimientos incluidos, ala información sobre materiales y a otrosaspectos.

Dada la importancia que esta información deretorno tiene para nuestro trabajo deseguimiento, mejora y actualización, leagradecemos que nos remita el cuadernillocon todas las observaciones, comentarios osugerencias adicionales que nos quiera hacerllegar. Para ello puede remitirnos una copia,a través de correo postal, a

Área de Monitoreo y Evaluación –CeNET–Oficina 112Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

O, si lo prefiere, solicitarnos el archivo elec-trónico de las páginas que siguen aeevvcceenneett@@iinneett..eedduu..aarr, enviándonos la versióndigitalizada de sus respuestas a través delmismo correo electrónico.

Desde ya, muchas gracias.

5. LA PUESTA EN PRÁCTICA

Identificación del material:

Las dimensiones que se consideran para la evaluación del módulo de capacitación y delrecurso didáctico son:

IILa puesta en práctica

1. Nivel educativo

2. Contenidos científicos y tecnológicos

3. Componentes didácticos

4. Recurso didáctico

5. Documentación

6. Otras características del recurso didáctico

7. Otras características del material teórico

8. Propuestas o nuevas ideas

(*) Por favor, indique la modalidad, la orientación, la especialidad, etc.

Escuela técnica (*)Nivel educativo EGB2

Polimodal(*)

Trayecto técnico-profesional (*)

Formaciónprofesional (*)

Otra (*)

1 2 3 1 62 3 4 5

EGB3

Nivel en el queusted lo utilizó

Asignatura/espacio curricular en el que usted lo utilizó:

2. Contenidos científicos y tecnológicos trabajados:

1. Nivel educativo en el que trabajó el material:

3. Componentes didácticos:

3.1. Testimonios (situaciones problemáticas) presentados en el material

a. ¿Le resultaron motivadores para iniciar las actividades propuestas?

b. ¿Le facilitaron el desarrollo de contenidos curriculares que ustedtenía previstos?

c. A su criterio, ¿están vinculados con el recurso didáctico que se lepropone desarrollar?

d. ¿Le facilitan la organización de situaciones didácticas para el tra-bajo de los contenidos científicos y tecnológicos propuestos?

e. El nivel de las situaciones problemáticas que se plantean, ¿es eladecuado al nivel educativo para el que está previsto?

f. En caso negativo, ¿permiten adecuaciones para ser trabajados enel nivel educativo de sus alumnos o en otro nivel educativo?

g. Los testimonios iniciales, ¿permiten generar diferentes soluciones(soluciones tecnológicas o didácticas)?

En caso que su respuesta sea negativa (en cualquier ítem), le pedimos que nos indique porqué (señale el número del ítem a que corresponde su comentario)

Otro (indique el ítem al que corresponde el comentario):

La puesta en prácticaIIII

Sí Otro1No

1 Utilice esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la matriz.

La puesta en práctica

3.2. Estrategias

A partir de la utilización de las propuestas de trabajo en el aula contenidas en el material ydel recurso didáctico con el que se asocian, le solicitamos que nos indique (tomando comoreferencia su forma de trabajo anterior a disponer del material), cómo resolvió las activida-des consignadas en la tabla siguiente:

IIIIII

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado2

Inco

rpor

ado3

3.2.1. Contextualización de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

a. Determinar las capacidades, habilidades, conocimientos previosnecesarios para iniciar las actividades propuestas.

b. Organizar, asociar, relacionar los conocimientos científicos y tec-nológicos para resolver un problema tecnológico.

c. Recortar (identificar) los contenidos científicos y tecnológicos atrabajar con sus alumnos para el desarrollo de un sistema/produc-to tecnológico como el propuesto por el material.

d. Vincular estos conocimientos con los saberes previos de los alum-nos.

e. Establecer la secuencia adecuada de los contenidos científicos ytecnológicos, y de los procedimientos para generar una solucióntecnológica (la propuesta por el material u otra diferente).

f. Organizar una experiencia didáctica integrando conocimientoscientíficos y tecnológicos, metodología de resolución de problemasy procedimientos propios del trabajo tecnológico.

g. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

2 No aplicado: No lo hizo antes ni ahora con este recurso didáctico.3 Incorporado: Integró la estrategia a sus clases a partir de la utilización del recurso didáctico propuesto.

La puesta en prácticaIIVV

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.2. Desarrollo de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

h. Encuadrar la tarea a partir de la formulación de uno (o varios)problemas.

i. Explicitar consignas de trabajo que plantean una situación pro-blemática.

j. Organizar las actividades de aprendizaje atendiendo a las etapaspropias de la resolución de problemas.

k. Utilizar técnicas de trabajo grupal.l. Promover el trabajo colaborativo y cooperativo.m. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.3. Aspectos cognitivos (proceso de aprendizaje de sus alumnos)

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

n. Estimular a sus alumnos en la búsqueda de información e investi-gación en torno al problema eje del material.

o. Promover la consulta a variadas fuentes de información.p. Rescatar, incorporar los aportes del grupo para identificar aspectos

o variables críticas del problema.q. Evaluar los conflictos cognitivos propios del proceso de aprendizaje.r. Detectar, evaluar, la comprensión asociativa.s. Promover la reflexión sobre las actividades realizadas y las estrate-

gias utilizadas en cada parte del proceso.t. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

4. Recurso didáctico:

4.1. Construcción del recurso didáctico

Tomando en cuenta la finalidad prevista en el material para el recurso didáctico (equipamien-to o software), le pedimos que nos indique si, a partir de la propuesta contenida en el mate-rial:

4.1.1. Utilizó:

VVLa puesta en práctica

a. Un equipo ya construido, según lapropuesta del material.

c. Otro que ya tenía disponible(de características similares).

b. Un software.

d. Ninguno.

Si su respuesta fue “d.” indíquenos la razón, por favor:

a. ¿Pudo seguir sin dificultades los procedimientos indicados en el “Manual deconstrucción”?

b. La secuencia indicada, ¿fue la adecuada para la construcción?

c. El grado de complejidad, ¿fue el apropiado para el nivel educativo a que sedirige el recurso?

d. Los contenidos científicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollo delrecurso propuesto?

e. Los contenidos tecnológicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollodel recurso propuesto?

f. Con sus alumnos, ¿construyó el recurso didáctico siguiendo el proceso y lametodología de resolución de problemas?

g. ¿Siguió todos los procedimientos propuestos para la construcción peroincorporó sus propios contenidos científicos y tecnológicos?

h. Por el contrario, ¿hizo adaptaciones en los procedimientos de construcciónpero mantuvo los mismos contenidos?

i. ¿Realizó la construcción siguiendo las actividades de aula propuestas en elmaterial?

j. ¿Diseñó sus propias experiencias en función de su grupo de alumnos?

¿Completó todas las etapas del proceso de construcción propuesta?

En caso negativo, indíquenos a qué fase llegó:

Sí No

La puesta en práctica

4.1.2. ¿Realizó todo el proceso de construcción del recurso didáctico con susalumnos? (Conteste este apartado en caso de que haya construido un equipoigual al propuesto. En caso contrario, pase al apartado 5 “Documentación”)

4.1.3. En caso de que su respuesta sea afirmativa, le pedimos que nos indique:

Sí No

Sí No

a. Planificación.

c. Construcción, armado.

b. Diseño en dos dimensiones.

d. Ensayo y control.

e. Superación de dificultades (evaluación del funcionamiento, siguiendo las indica-ciones y la lista de control que brinda el material).

f. Construcción de otro equipo que se adapta más a sus necesidades curriculares(Si marcó esta alternativa, lo invitamos a responder, directamente, el apartado 4.1.5.).

VVII

VVIIIILa puesta en práctica

4.1.4. Complete este ítem sólo si realizó el proceso de construcción del equipo siguiendo losprocedimientos indicados en el Manual. Si no fue así, lo invitamos a responder elapartado 4.1.5.

Acerca de los materiales, herramientas e instrumentos:

a. La especificación de los materiales para la construcción, ¿fue suficiente paraconseguirlos?

b. ¿Utilizó los mismos materiales (en calidad y tipificación) indicados en ladocumentación?

c. ¿Reemplazó materiales, instrumentos, componentes, piezas, etc., sin alterarel resultado final previsto en el material?

d. La especificación de las herramientas a utilizar, ¿le resultó adecuada?

e. La cantidad de herramientas indicadas, ¿fue la necesaria?

f. Los instrumentos, ¿estuvieron bien especificados?

g. El tipo y cantidad de instrumentos, ¿fueron los adecuados para armar elrecurso didáctico?

Sí No

4.1.5. En caso de que usted haya construido un recurso didáctico diferente al propuesto porel material de capacitación, le pedimos que nos indique si la razón fue:

a. El propuesto no se ajustaba a susnecesidades curriculares.

c. No pudo interpretar el manual deconstrucción.

b. No pudo conseguir los materi-ales o instrumentos indicados.

d. Otra (Por favor, especifíquela).

La puesta en práctica

4.1.6. ¿Qué características específicas destacaría en este recurso didáctico diferente al pro-puesto por el material, que sus alumnos han construido. (Marque todas las opcionesque considere necesarias):

a. Se ajusta mejor a los contenidoscurriculares que necesita trabajar.

c.

b. Es más económico.

d. Es más adaptable(a diversos usos).

e. Otra (Por favor, especifique):

Permite su reutilización(mediante el desarme y armado, enfunción de necesidades didácticas).

Descripción del recurso didáctico construido:f.

Indique las principales diferencias con el equipo propuesto(estructurales, funcionales, didácticas):

g.

VVIIIIII

La puesta en práctica

a. Aprovechando todo el proceso y lasecuencia de construcción pro-puestos en el material.

c.

b. Aplicándolo (como algo ya comple-to) a la solución de problemas dife-rentes al propuesto en el material.

d. Otra (Por favor, especifique):

Utilizándolo como un sistema tecnológico (ya construido) en las funciones paralas que está pensado (manejo de las variables, control de operaciones, etc.).

4.2. Utilización del recurso didáctico

4.2.1. ¿Cómo utilizó el recurso didáctico (hecho por usted o ya construido), en las experien-cias didácticas que concretó? (Puede marcar todas las opciones que crea necesarias)

IIXX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso didáctico lepermitió a usted, como docente:

a. Integrar contenidos científicos y tecnológicos en la solución de situa-ciones problemáticas de carácter tecnológico.

b. Diseñar situaciones de enseñanza y de aprendizaje centradas en laresolución de problemas tecnológicos.

c. Planificar y promover en sus alumnos la organización del trabajo(planificación y secuenciación de tareas), según el proceso tecnológico.

d. Favorecer la identificación de aspectos o variables críticas de unasituación problemática.

e. Organizar las actividades de manera que facilite la toma de decisionespor parte de los alumnos (determinación y selección de alternativas,opciones de diseño, materiales, etc.).

f. Organizar la actividad de sus alumnos en función de solucionesdiversas a los problemas planteados.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

4

Otro

5

4.2.2. Ya sea que haya desarrollado el recurso didáctico con sus alumnos según las especifi-caciones del material, ya sea que haya construido otro diferente o que haya utilizadoun equipo ya construido, en relación con las actividades que usted venía realizando,la utilización del recurso didáctico propuesto por el material le permitió (seleccione laopción que coincida con sus experiencias):

g. Agregue otras que usted considere haber logrado de una mejor manera con este recursodidáctico

4 NA: No aplicable; es una actividad que no realizó antes ni ahora.5 Otro: Recuerde utilizar esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la tabla.

XX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso le permitió alos alumnos (habilidades intelectuales):

Capacidad de planificar

h. Identificar variables o aspectos fundamentales de un problema tec-nológico.

i. Organizar su trabajo en etapas (identificar y seguir la secuencia deoperaciones de un proceso).

j. Ejecutar las actividades en los plazos o etapas previstas.

k. Seleccionar materiales, herramientas y piezas, de acuerdo con lasnecesidades del diseño.

l. Anticipar y resolver dificultades que podrían surgir en el proceso.

m. Prever puntos críticos de todo el proceso.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

n. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXII

La puesta en práctica

Capacidad para tomar decisiones

o. Analizar alternativas en función de un problema.

p. Seleccionar alternativas en función de las restricciones planteadasen el problema, o en el contexto de enseñanza y de aprendizaje.

q. Adecuar la propuesta para la solución del problema planteado.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

r. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXIIII

La puesta en práctica

Capacidad de aplicar y transferir

s. Interrelacionar los datos, técnicas y procedimientos en el diseño dela solución.

t. Utilizar técnicas de representación adecuadas al equipo que seconstruye o en el ya construido que se utiliza.

u. Integrar los conocimientos científicos y tecnológicos en losmomentos pertinentes para el diseño de la solución.

v. Relacionar, ensamblar componentes en la secuencia adecuada.

w. Utilizar de manera correcta la simbología y los lenguajes propios dela tecnología (representación gráfica, simbólica, etc.).

x. Transferir conocimientos científicos y tecnológicos en otras activi-dades similares.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

y. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

Otro (Por favor, exprese aquí los comentarios que tenga, identificando el ítem con la letra quecorresponda):

XXIIIIII

La puesta en práctica

5. Documentación (Material teórico, manual de procedimientos y propuestas didácticas):

5.1. ¿Cómo calificaría los aportes del material recibido (encuadre y desarrollo teórico, y expe-riencias propuestas para el aula)?

a. Por su potencialidad didáctica (sugerencias, propuestas de trabajo en elaula, papel motivador, etc.).

b. Para sus necesidades curriculares (desarrollo de los contenidos y experien-cias previstas en su planificación).

c. Para organizar, planificar, concretar experiencias didácticas relacionadascon problemas de Educación Tecnológica.

d. Para renovar, actualizar, ampliar (subraye el que se ajusta más a su expe-riencia) los contenidos que desarrolla en su área/ disciplina.

e. Para trabajar conocimientos científicos y tecnológicos de manera asociadaa un problema tecnológico.

f. Para organizar experiencias de aprendizaje en torno a la utilización derecursos didácticos.

g. Para utilizar un recurso didáctico en el marco de experiencias didácticasorganizadas en función de la resolución de problemas.

h. Para integrar mejor contenidos científicos y tecnológicos en la soluciónde problemas de carácter tecnológico.

i. Para estimular la generación creativa de otros recursos didácticos.

MV6

V PV

Otras (Especifíquelas, por favor)

6 Escala= MV: Muy valioso / V: Valioso / PV: Poco valioso

XXIIVV

Sí OtroNo

La puesta en práctica

5.2. Manual de procedimientos para la construcción y el funcionamientodel recurso didáctico

En caso de que haya seguido los procedimientos contenidos en el Manual (ya sea para hacerun equipo igual o uno diferente al propuesto), le pedimos nos indique si:

a. ¿Pudo seguir todos los procedimientos descriptos, sin dificultad?

b. ¿La secuencia descripta le resultó la adecuada?

c. ¿La secuencia establecida le planteó alternativas según algún crite-rio (disponibilidad de los materiales, trabajo de contenidos especí-ficos, etc.)?

d. ¿La finalidad (para qué sirve) del equipo está indicada con clari-dad?

e. ¿Se establecen cuáles son los contenidos (científicos o tecnológicos)que se asocian al equipo a construir?

f. ¿Se determina la relación entre conocimientos implicados, proce-dimientos a seguir, materiales a utilizar y experiencias posibles derealizar?

g. ¿Considera que la relación anterior es pertinente (es la que corres-ponde) para la construcción que se propone?

h. ¿La descripción de los procedimientos le facilitaron la organizaciónde las experiencias de trabajo con sus alumnos?

i. ¿Pudo seguir las indicaciones para la puesta en funcionamiento?

j. ¿Todas las indicaciones para el uso son claras?

Otro (identifique con la letra que corresponda el ítem sobre el que hace observaciones)

Por favor, fundamente sus respuestas negativas o agregue los comentarios que crea pertinentes(identifique el ítem a que se refiere):

XXVV

La puesta en práctica

6. Otras características del recurso didáctico:

6.1. Constructivas (Por favor, conteste sólo si realizó el proceso de construcción). Indique siel proceso de construcción reúne las siguientes características:

a. Simplicidad.. Es sencillo de construir por parte de los alumnos.

b. Economía. Es posible hacerlo con materiales de bajo costo.

c. Compatibilidad. Todos los componentes, bloques y sistemas permiten serintegrados entre sí.

d. Acoplabilidad. Puede ser unido o combinado con otros recursos didácticos.

e. Sencillez. Permite combinar diferentes tipos de materiales (madera, cartón,plástico, otros similares).

f. Facilidad de armado y desarmado. Permite, sencillamente, realizar pruebas,correcciones, incorporación de nuevas funciones, etc.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué (Por favor, identifique sucomentario con la letra del rasgo aludido):

XXVVII

La puesta en práctica

6.2. Técnicas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno ya cons-truido)

a. Portabilidad. Puede ser utilizado en el taller, aula, laboratorio.

b. Modularidad. Puede ser adaptado a diversos usos; para trabajar diversos con-tenidos curriculares o para realizar diferentes experiencias didácticas; paraaprendizaje, demostraciones, análisis, etc.

c. Reutilización. Posee partes, componentes, bloques o subsistemas que puedenser desmontados para volver a su estado original, y usados en sí mismos o enforma independiente.

d. Incrementabilidad. Puede complejizarse agregando piezas o completando elsistema para mejorar su funcionalidad, rendimiento, precisión o calidad.

e. Aplicabilidad múltiple. Como sistema tecnológico, permite que usted selec-cione las variables con las que desea trabajar (algunas de las que maneja el sis-tema, todas las previstas o agregar otras).

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificando su comentariocon la letra correspondiente:

XXVVIIII

La puesta en práctica

6.3. Didácticas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno yaconstruido)

a. Congruencia. Tiene relación con los testimonios de realidad incluidos en elmódulo de capacitación.

b. Pertinencia. Los componentes, bloques funcionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos curriculares de la educación técnico-profe-sional.

c. Integración. Posibilita el tratamiento asociado de los conocimientos científicosy tecnológicos propuestos en el material.

d. Escalabilidad. Es posible utilizarlo con proyectos o problemas con diferentesniveles de complejidad.

e. Complejidad creciente. Las soluciones alcanzadas para una parte del proble-ma, sirven de base para las siguientes o permite que, agregando componentes,sea utilizado como solución a problemas más complejos.

f. Adaptabilidad. Permite su adaptación a soluciones diversas en torno a lasproblemáticas planteadas.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificándola con la letracorrespondiente:

XXVVIIIIII

La puesta en práctica

7. Otras características del material teórico:

¿Cómo calificaría el diseño del módulo escrito (desarrollo de contenidos científicos y tec-nológicos, y propuestas de experiencias didácticas)?

a. Formato gráfico del material (distribución del contenido, márgenes, dis-tribución de texto e imágenes, inserción de gráficos, diseño gráfico glo-bal, etc.).

b. Lenguaje utilizado (claridad, adecuación al destinatario).

c. Organización (secuencia entre cada parte).

d. Adecuación al destinatario (evidencia que se toma en cuenta que es unmaterial para ser trabajado en un ámbito escolar).

e. Pertinencia de los conocimientos científicos con las problemáticasplanteadas.

f. Pertinencia de los conocimientos tecnológicos con las problemáticasplanteadas.

g. Vinculación (pertinencia) del recurso didáctico que propone con lassituaciones didácticas planteadas.

h. Congruencia (vinculación) de los contenidos propuestos con el recursodidáctico.

i. Aporte metodológico para enriquecer sus estrategias didácticas.

j. Aporte teórico (en general) para su trabajo docente.

k. Valor motivador para el trabajo con sus alumnos.

l. Valor orientador para generar sus propios recursos didácticos.

m. Concepción innovadora para el trabajo didáctico en la educación técni-co-profesional.

MB7

B MR

Si marcó la opción “Malo”, le pedimos que nos explique por qué:

7 Escala= MB: Muy bueno / B: Bueno / R: Regular / M: Malo

XXIIXX

La puesta en práctica

8. Propuestas o nuevas ideas:

Tanto para los autores de este material, como para el CeNET como institución responsablede su elaboración y distribución, una de las finalidades más importantes es suscitar en loseducadores nuevas ideas, aplicaciones o propuestas creativas a partir de la lectura o el traba-jo con el módulo.

En función de ello, le solicitamos que nos indique:

Si a partir del módulo (contenido teórico y recurso didáctico) usted, en su calidad de(marque todas las opciones que correspondan):

a. docente a cargo de un grupo de alumnos

c. responsable de la asignatura:

b. directivo

d. lector del material

e. otro (especifique):

ha generado nuevas ideas o propuestas:

Respecto de los contenidos (independientemente del recurso didáctico):

a. Organización de su asignatura.

b. Contenidos científicos y tecnológicos (formas de asociarlos, ampliarlos,desarrollarlos, etc.)

c. Planificación de las experiencias didácticas.

d. Trabajo con resolución de problemas.

Sí No

XXXX

La puesta en práctica

Otras (Por favor, especifique en qué ámbitos ligados con los contenidos ha generado estasnuevas ideas o propuestas):

Si su respuesta fue afirmativa le pedimos que la amplíe:

XXXXII

La puesta en práctica

En relación con el recurso didáctico. Le pedimos que nos relate (libremente) las nuevas ideaso propuestas que el trabajo con este material le ha suscitado:

XXXXIIII

Sí

La puesta en práctica

No

En caso negativo, por favor, indíquenos por qué:

¿Puso en práctica alguna de estas ideas o propuestas?

¿Cuál/es?

XXXXIIIIII

Títulos en preparación de la serie “Desarrollo de contenidos”.

• Colección: Tecnología química en industrias de procesos

• El aire como materia prima

• El azufre como materia prima

• Los minerales como materia prima –bauxita y minerales de hierro

• Colección: Construcciones

• Construcción de edificios. Cómo enseñarla a través de la resoluciónde problemas

• Construcciones en hormigón armado: tecnología, diseño estructuraly dimensionamiento

• Colección: Telecomunicaciones

• Técnicas de transmisión banda base aplicadas a redes LAN y WAN

• Cálculo de enlaces alámbricos

• Colección: Materiales

• Fundamentos y ensayos en materiales metálicos

• Colección: Tecnología en herramientas

• Historial de las herramientas de corte

• Diseño y fabricación de herramientas de corte

• Colección: Electricidad, electrónica y sistemas de control

• Instalaciones eléctricas

• Familia TTL (Lógica transistor-transistor)

• Familia lógica CMOS