PLANTAS DE TRATAMIENTO

KAREN ANDREA EGUIZABAL CASTAÑEDA060.10.513

PLANTA DE TRATAMIENTO

• Generalmente una planta de tratamiento se diseña junto con el sistema de drenajes que conducirá las aguas negras hasta su adecuado tratamiento.

• Hay que conocer el periodo de diseño de la planta de tratamiento, el cual es el tiempo en que la planta servirá a la comunidad, antes de que deba ampliarse por resultar ya inadecuada.

¿PARA QUE SIRVE?

• Con este mecanismo se pueden eliminar los contaminantes de las aguas residuales provenientes del sistema de drenaje municipal, residencial o industrial.

AGUAS RESIDUALES

• Las aguas residuales o aguas servidas contienen una pequeña cantidad de sólidos en relación con el peso del agua. Aproximadamente, una tonelada de agua residual tiene una libra de sólidos, los cuales se pueden encontrar en solución, en suspensión o sedimentados.

CLASIFICACION DE LAS AGUAS NEGRAS

Sólidos orgánicos: Son de origen animal o vegetal, que incluyen los productos de desecho de la vida animal y vegetal, pero pueden incluirse también compuestos orgánicos sintéticos. Estos sólidos son combustibles, lo cual quiere decir que pueden ser quemados.

Sólidos inorgánicos: Estos son sustancias inertes que no están sujetas a la degradación (arena, grava, cieno y sales minerales). Por lo general no son combustibles.

TIPOS DE PTAR

• Existen diferentes tipos de plantas de tratamiento de agua para descontaminar los drenajes.– El sistema aeróbico el cual utiliza estanques de

sedimentación y oxidación al aire libre.– El sistema anaeróbico el cual es muy compacto,

cerrado y no despide olores al medio ambiente.– La floculación iónica.

¿CUÁL ES EL PROCESO TRATAMIENTO DE AGUA?

Todo proceso de tratamiento contiene varias etapas, las cuales dependen una de la otra, en el ciclo de tratamiento; estas etapas son:

• Tratamiento preliminar • Tratamiento primario • Tratamiento secundario • Tratamiento terciario • Desinfección • Tratamiento y disposición de los lodos

TRATAMIENTO PRELIMINAR• Son para eliminar o separar los

materiales gruesos o flotantes, los sólidos inorgánicos pesados y eliminar cantidades excesivas de aceites y grasas. • Rejillas o cribas de barras • Desarenador

• Los sólidos de mayor tamaño se separan por medio de tamizado y colado, para lo cual se utilizan rejas y tamices; los sólidos de regular tamaño se separan por medio de desarenadores y las grasas se separan por medio de trampas de grasa

¿PARA QUÉ SIRVEN LAS REJILLAS O CRIBAS?

• Tienen como objetivo la remoción de los materiales gruesos o en suspensión, los cuales pueden ser retirados mecánicamente o manualmente. Los sólidos por este sistema se eliminan enterrándolos o incinerándolos. Este elemento es necesario para la remoción de basura, por ejemplo, papeles, plásticos, los cuales de alguna manera llegan al sistema de drenajes y no deberían de estar allí.

Cribas de tambor

Cribas de cadena

DESARENADOR

• Por lo general, las aguas residuales contienen sólidos inorgánicos como arenas, cenizas y grava, a los que se les denomina “arenas”. Las “arenas” pueden provocar daños en los equipos mecánicos por abrasión y causar serias dificultades operatorias en los tanques de sedimentación y en la digestión de los lodos, por acumularse alrededor de las tuberías de entrada, causando obstrucción.

TRATAMIENTO PRIMARIO

• Retirar los sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables que se encuentran suspendidos, se hace por floculación y sedimentación

• Se pretende eliminar alrededor del 30% de los sólidos.

FOCULACIÓN

SEDIMENTACIÓN

TRATAMIENTO SECUNDARIO

• Se emplea para convertir la materia orgánica fina coloidal y disuelta en el agua residual en floculentas biológico sedimentable y sólidos inorgánicos que pueden ser removidos en tanques de sedimentación.

• La presencia o ausencia de oxígeno disuelto en el agua residual definen dos grandes grupos o procesos de actividad biológica:– Proceso aeróbio (en presencia de oxigeno) – Proceso anaeróbico (en ausencia de oxigeno).

ELEMENTOS DE TRATAMIENTO SECUNDARIO

• Filtro goteador con tanques de sedimentación secundario • Tanques de aireación • Filtro percolador (goteador, biofiltro o biológico) • Filtros de arena • Lechos de contacto • Laguna de estabilización.

CLASIFICACION TRATAMIENTO SECUNDARIO

Aerobio: proceso biológico que ocurren en presencia de oxígeno

Anaerobio: proceso biológico que ocurre en ausencia de oxígeno

Anóxico: proceso biológico en presencia de oxígeno molecular por el cual se obtiene la remoción de nitrógeno (nitratos)

Facultativos: proceso biológico en el cual los microorganismos pueden actuar en presencia y ausencia de oxígeno molecular

Híbridos (combinados): combinación de diferentes porcesos (aerobio, anaerobio y anóxicos) con un fin en particular.

Procesos biológicos

Principales procesos biológicos utilizados en el tratamiento de aguas residuales

Tipo Nombre común Uso

Lodos activados Remoción de DBO carbonácea, nitrificaciónLagunas aireadas Remoción de DBO carbonácea, nitrificaciónDigestión aerobia Estabilización, remoción de la DBO carbonácea

Filtros percoladores Remoción de DBO carbonácea, nitrificaciónBiodiscos Remoción de DBO carbonácea, nitrificación

Reactor de lecho empacado Remoción de DBO carbonácea, nitrificación

Humedales artificiales Remoción de DBO carbonácea, nitrificaciónProcesos anaerobios

Digestión Anaerobia Remoción de DBO carbonácea, nitrificación y estabilizaciónLagunas anaerobias Remoción de DBO carbonácea (estabilización de desechos)

Reactor anaerobio de flujo ascendente Remoción de DBO carbonácea, nitrificación y estabilizaciónBiopelícula adherida Lecho móvil anaerobio Remoción de DBO carbonácea, estabilización y desnitrificación

Procesos anóxicosCrecimiento en suspensión Crecimiento en suspensión Desnitrificación

Biopelícula adherida Biopelícula adherida DesnitrificaciónProceso facultativos

Lagunas facultativas Lagunas facultativas Remoción de DBO carbonáceaProcesos HíbridosCrecimiento en suspensión Zanja de oxidación Remoción de DBO carbonácea, remoción de nitrógeno y fósforo

Crecimiento combinado (suspensión y biopelícula)

aerobio, anóxico y anaerobio Remoción de DBO carbonácea, remoción de nitrógeno y fósforo

Procesos aerobios

Crecimiento en suspensión

Biopelícula adherida

Crecimiento en suspensión

Híbrido (combinación) crecimiento en suspensión y

de biopelícula adherida

Filtros percoladores/lodos activados Remoción de DBO carbonácea, nitrificación

VIDEO DE CÓMO FUNCIONA UNA PTAR

• https://www.youtube.com/watch?v=5dbNh2XyJZ4

PROCESO AERÓBIO• Se basa en el proceso de lodos activados, que se puede definir

como un sistema de tratamiento en el cual una masa biológica heterogénea (lodo activado), es continuamente reciclada y puesta en contacto con la materia orgánica del desecho líquido afluente al sistema, en presencia de oxígeno molecular por difusión de aire comprimido. El sistema de tratamiento posee tres procesos unitarios básicos, oxidación biológica, en la unidad de aireación (reactor biológico); seguido por sedimentación, en la unidad de separación o recuperación de sólidos (sedimentador secundario), de donde el lodo separado en su gran mayoría es retornado a la unidad de aireación para mezcla con las aguas residuales afluentes y el restante es eliminado del sistema.

LODOS ACTIVADOS• El nombre del proceso se deriva de la

formación de una masa de microorganismos activos capaz de estabilizar un desecho orgánico bajo condiciones aerobias.

SISTEMA ANAEROBICOEs el sistema de tratamiento biológico más económico y con la más baja producción de lodos que cualquier otro sistema de tratamiento conocido.

¿QUÉ ES UN SISTEMA ANAERÓBICO?

Es un sistema de tratamiento biológico de las aguas residuales orgánicas (excrementos de animales y humanos). Consiste en un proceso de etapas consecutivas basado en la capacidad natural de descomposición anaeróbica de la materia orgánica.

El proceso se desarrolla en varias etapas que se llevan a cabo en digestores, tanques/reactores

ETAPA 1

AGUA RESIDUAL CRUDA

PROCESOS FÍSICOS:TRATAMIENTO PRELIMINAR, REMOCIÓN DE SÓLIDOSSEDIMENTACIÓN DE ARENAS Y FLOTACIÓN DE GRASAS

DESARENADOR CON REJILLA DE GRUESOS TRAMPA DE GRASAS

DESARENADOR CON REJILLA DE

GRUESOS

TRAMPA DE GRASAS

Remoción mecánica mediante proceso de flotación y sedimentación de sólidos no biodegradables y biodegradables, tales como celulosa, grasas, humus, etc., los cuales deben ser retirados frecuentemente.

ETAPA 2

LODOS OXIDADOSABONO ORGÁNICO

PROCESO BIOLÓGICO ANAERÓBICO ESTRICTOHidrólisis y producción incipiente de metano. Producción de lodos estabilizados (0.03% del volumen tratado). Remoción del 40% de la contaminación.

REACTOR (DIGESTOR DE BAFLES)

El drenaje de lodos es la única actividad de mantenimiento que se requiere

ETAPA 3

PROCESO BIOLÓGICO ANAERÓBICO ESTRICTOProducción de metano y CO2

Eliminacion del 85% de la contaminación.

REACTOR - DIGESTOR (FAFA) DE FLUJO ASCENDENTE DE MEDIO FILTRANTE FIJO.

ETAPA 4

AGUA RESIDUAL TRATADAREUTILIZABLE

PROCESO BIOLÓGICO FACULTATIVO (AERÓBICO Y ANAERÓBICO)Eliminación de nitrógeno y contaminación carbonácea. Remoción acumulada del 95% de la contaminación

REACTOR FACULTATIVO DE FITOREMEDIACIÓN

PASTILLA DE CLORO

1) Pretratamiento

2) Decantación primaria 3) Tratamiento secundario4) Decantaciónsecundaria

5) Tratamiento terciario

AGUA RESIDUAL TRATADA

6) Recirculación

7) Espesado de lodos

8) Digestión de lodos

9) Desidratación de lodos

DESTINO FINAL DE LODOS

DISPOSICIÓN FINAL

RELLENO SANITARIOEspesador de lodosDigestor de lodos

Lechos de secadoCarcamo - Recirculación

Tanque de contacto de

cloro

Medidor de flujoDosificación

de cloro

Clarificador secundario

Reactor biológico

By-pass

AGUA RESIDUAL TRATADA

Se requieren equipos eléctricos para que se lleve a cabo el tratamiento. Se requieren sistemas para digestión, acondicionamiento o deshidratación de lodos.

1) PRETRATAMIENTO

Criba Desarenadora

2) DEPURACIÓN PRIMARIADecantador Tratamiento biológico

3) DEPURACIÓN SECUNDARIA

Decantador

AGUA RESIDUAL TRATADA

Digestor de lodosBiogas

DESTINO FINAL DE LODOS ABONO AGRICOLA

COMPARACION DE SISTEMA ANAEROBICO Y AEROBICO

En el campo del tratamiento de las aguas residuales, la contaminación orgánica es evaluada a través de la DQO (Demanda Química de Oxígeno). La digestión biológica de la DQO es un proceso de transformación de esta materia orgánica en energía y subproductos de los cuales el lodo generado ocupa un lugar muy importante.

TRATAMIENTO ANAERÓBICO TRATAMIENTO AERÓBICO

TRATAMIENTO TERCIARIO

• Este es el grado de tratamiento necesario para alcanzar una calidad fisicoquímica-biológica adecuada para el uso al que se destina el agua residual, sin que se tenga riesgo alguno.

• En este proceso se termina de pulir el agua de acuerdo al reúso que se le pretenda dar a las aguas residuales renovadas.

DESINFECCIÓN• Etapa final del tratamiento de aguas residuales, consiste en la destrucción de

aquellos organismos potencialmente dañinos. En el diseño de las plantas de tratamiento debe ponerse especial atención en la selección de esta etapa para evitar la formación de compuestos no deseados.

• La desinfección en los sistemas de tratamiento de aguas residuales puede realizarse aplicando los siguientes métodos

Métodos

Físicos

Químicos

Temperatura

Luz ultravioleta

Cloro

Ozono

Iones metálicos

TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LOS LODOS

Los lodos de las aguas residuales están constituidos por los sólidos que se eliminan en las unidades de tratamiento primario y secundario, junto con el agua que permanece en ellos. Con los tratamientos de los lodos se busca fundamentalmente disminuir el volumen del material manejado, por la eliminación de parte o toda la porción líquida; además se busca descomponer la materia orgánica degradable a compuestos orgánicos o inorgánicos relativamente más estables o inertes, de los cuales pueden separarse el agua con mayor facilidad.

• El lodo residual es un producto del tratamiento de las aguas residuales. Este generalmente contiene un 93 a un 99.5% de agua. Las características del lodo depende tanto de la composición inicial del agua residual, como de los sistemas usados para el tratamiento de las mismas.

ETAPAS DEL TRATAMIENTO DE LOS LODOS

Lodos generados

Espesados por gravedad

Filtro banda

Flotación con aire disuelto

1.Espesamiento

Trabajan 2 al 3%

Llegan 4 al 6%

Digestión aerobia

Digestión anaerobia

Tratamiento con cal

Composteo

2. Estabilización

(mineralización de la materia putrescible)

Lechos de secado

Centrifugación

Filtro prensa

Vibración

Secado térmico

3. Secado

Trabajan 6 al 9%

Llegan 20 al 50%

Mejorador de suelo

Confinamiento

Relleno Sanitario

3. Disposición Fianal

20 al 50%

Diseño de las partes de la planta de tratamiento seleccionada

• Primero se debe calcular el caudal de diseño, la población futura, etc. Hay que tener presente que la población inicial beneficiada con este proyecto es de 830 habitantes. La dotación de agua potable por habitante es de 125 litros por habitante por día, la tasa de crecimiento de la aldea es de 3.0%.

• La cantidad de agua que ingresa al drenaje se toma como el 90% de la dotación por habitante.

• Canal de rejas: Para diseñar el canal de rejas tomamos el caudal máximo ya calculado, se debe proponer un ancho de canal, que será de 0.20 metros. La velocidad mínima de paso por el canal será de 0.75 metros por segundo para evitar la sedimentación de los sólidos. El espesor t de las barras será de 0.25” (0.006 metros) y la separación de las mismas será de 1” (0.025 metros).

• E es igual al 80.60%. Ahora calculamos la altura del canal:

• Para diseñar la pendiente del canal, usamos la siguiente ecuación:

• Caja desarenadora: Como ya se menciono anteriormente, la caja desarenadora tiene como función sedimentar las arenas y cenizas para que no pasen al tratamiento de aireación extendida. Para esto se debe mantener el agua estancada por algún tiempo para que estas arenas caigan por su propio peso al fondo de la caja. Para esto es necesario calcular un volumen que permita este estancamiento de agua. Calculemos un volumen de la caja para que el agua este estancada 45 minutos:

• Para calcular las dimensiones de la caja hacemos lo siguiente: h = b; L = 2.5b.

• Tomamos la base como 1.60 metros. Con esto, despejamos las otras dos variables de las ecuaciones y encontramos las dimensiones de la caja desarenadora. La altura es igual a la base, por lo tanto mide 1.60 metros; y la longitud de la caja es 2.5 veces la base, por lo tanto mide 4.00 metros, lo cual nos da como volumen final 10.24 m³.

PREGUNTAS

• ¿PARA QUÉ SIRVE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO?

• ¿PARA QUÉ SIRVEN LAS REJILLAS O CRIBAS?• ¿QUÉ ES UN SISTEMA AEROBICO?• ¿QUÉ ES UN SISTEMA ANAEROBICO?• ¿CUÁL ES EL PROCESO TRATAMIENTO DE

AGUA?

BIBLIOGRAFIA

• http://www.ecodena.com.gt/• file:///C:/Users/jonh/Downloads/50062336-Diseno-

y-Calculo-Plantas-de-Tratamiento-de-Aguas-Residuales.pdf

• http://www.wehrle-umwelt.com/tratamiento-anaerobico

• http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_2710_C.pdf

• http://www.aquacorp.com/web/guest/linea_negocios/tratamiento