Tratamiento de aguas residuales

A lo largo de la historia las aguas residuales se han considerado como una molestia que debe eliminarse de la forma menos costosa y ofensiva posible. Al visualizar el futuro es obvio que en el inters de lo sustentable, y de la eficiencia econmica fundamental, se debe considerar el agua residual como una materia prima que se de be conservar. El agua limpia es un bien escaso que es preciso tratar, por lo que es necesario conservarlo y reutilizarlo.

 El contenido de aguas residuales con frecuencia se considera contaminante. La abundancia de nutrientes, como fosforo y nitrgeno, en algunos esquemas de tratamientos se recuperan y se usan como fertilizantes. Los compuestos orgnicos en la aguas residuales son fuentes de energa. En la actualidad , se recupera algo de esta energa y los esfuerzos en el futuro se concentraran en el mejoramiento de la eficiencia del uso de energa en el agua residual.

Caractersticas de las aguas residuales domesticas.

Caractersticas fsicas: se dice que las aguas residuales domesticas frescas y aerbicas tienen el olor del queroseno o de tierra recin revuelta. Las aguas envejecidas y spticas son bastante mas ofensivas al sentido del olfato. Las que tienen un color gris caracterstico.

 Las spticas son negras. Este color se debe a la precipitacin de sulfuro de hierro. La temperatura de las aguas residuales oscila, normalmente entre 10 C Y 20 C. En general la temperatura de las aguas residuales ser mayor que la del suministro de agua, debido a la adicin de agua tibia de los hogares y al calentamiento dentro del sistema de drenaje de la estructura.

Caractersticas Qumicas.

La cantidad de sustancias qumicas presentes en las aguas residuales es casi ilimitada, algunos de estas sustancias se conocen mejor por el nombre de la prueba que se usa para medirlos que por lo que incluyen. Ejemplos:

El anlisis de demanda bioqumica de oxigeno DBO5 . Prueba de demanda de qumica de oxigeno (DQO).

Mediante el anlisis de DQO se determinan el equivalente en oxigeno de la matrera orgnica que puede oxidar un oxidante qumico energtico en un medio acido. La DQO en un desecho, en general ser mayor que la DBO5. La DBO5 normalmente es menor que la DBO total, y esta es menor que la DQO, excepto cuando el residuo es totalmente biodegradable.

el nitrgeno total de Kjeldahl1 (NTK) es una medida de nitrgeno orgnico y amoniacal total en el agua residual. el fosforo aparece en muchas formas en el agua residual; por ejemplo, ortofosfatos, polifosfatos y fosfatos orgnicos. Todas estas sustancias se agrupan bajo el termino de fosforo total (P).

CARACTERISTICA DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL.

las caractersticas y concentraciones de los contaminantes varan mucho de una industria a otra. La Environmental Protection Agency (EPA) estadounidense ha agrupado los contaminantes en tres categoras: convencionales, no convencionales, y prioritarios. debido a la gran variedad de industrias de concentraciones de contaminantes solo se presenta una perspectiva general de las caractersticas.

Sistema de disposicin en el sitio

En zonas menos densamente pobladas, donde los terrenos son grandes y las distancias entre una casa y otras son grandes, con frecuencia es mas econmico tratar los derechos humanos en el sitio y no usar sistemas de alcantarillado para recolectar las aguas residuales y tratarlas en una instalacin central.

Sistemas alternativos de tratamientos y disposicin con agua en el sitio, tanques spticos y campos de absorcin.
entre el 85% y 90% de los sistemas de disposicin de aguas residuales en el sitio son sistemas spticos convencionales, uno de estos consta de tres partes: tanques sptico, caja de distribucin y campo de absorcin tambin llamado como campo de lixiviacin. El tanque sptico y el campo de absorcin forman una unidad ninguno de los dos funciona como se pretende sin el otro. La accin bacteriana en el ataque ayuda a degradar la materia orgnica en el agua residual.

 La DBO5 de esa agua tambin se reduce la separacin de solidos y lquidos. En los sistemas domsticos la DBO5 del afluente suele ser de 200 mg/L la de la descarga del tanque sptico es aproximadamente 180 mg/L. Normalmente, el limite de DBO5 para descargar el agua residual en las aguas superficiales es 20 mg/L.

 El campo de absorcin suele consistir en una serie de zanjas que contienen tubos perforados de PVC de unos 10 cm de dimetro. Los tubos se tienden sobre una capa de roca porosa de 15 cm de profundidad y despus se cubre con tela o papel para construccin, por ultimo la zanja se llena con la tierra que se extrajo. La distancia mnima entre zanjas debe ser de 2m.

Cuando el sistema funciona, las bacterias producen una capa de cieno en el fondo de la zanja. Esta etapa por lo general se denomina manta tapn. Suelos moteados son aquellos que tienen manchas de distinto color, y son un ndice de que el nivel fretico ha subido, incierto momento hasta un nivel en el que interfiere con el campo de absorcin. La durabilidad de los campos spticos es de 20 y 30 aos. Despus el suelo que rodea al campo se tapa con materia orgnica y el sistema no funciona bien. Muchos factores provocan que el sistema falle en forma prematura las races pueden tapar los tubos, o estos pueden romperse si pasa un vehculo sobre el campo. Tambin el sistema fallara si el campo de absorcin se sobrecarga hidrulicamente, o si por el drenaje salen bacterias o sustancias toxicas para el suelo, como solventes, pinturas, plaguicidas o salde ablandamiento, pero el mayor factor es el mantenimiento inadecuado.

 Como la velocidad de biodegradacin de los tanques spticos es lenta como los solidos que se asientan en el tanque tienden a acumularse con el tiempo si no se retiran estos solidos la zona de agua clara entre las capas de lodo y de nata se reduce mucho y causa un mayor arrastre de solidos al campo de absorcin.

Modificaciones a tanques spticos y campos de absorcin

La razn por la cual los campos fallan es por la absorcin de los suelos de mal drenado es el crecimiento excesivo de la manta tapn.

Sistemas aerbicos.
Si se introduce aire suficiente es posible alcanzar condiciones aerbicas en aguas residuales. Como la degradacin aerbica es rpida se obtiene una buena eliminacin de DBO en estas condiciones, lo que reproduce la rapidez de crecimiento de la manta de tapn y prolonga la vida del campo de absorcin.

Sistema con filtros de arena.

Consiste en un lecho de materia granular. La superficie del lecho se dosifica en forma intermitente con el agua residual, que se cuela en la arena y llega al fondo del filtro. La dosis para el lecho puede ser desde 12 hasta 72 veces por da, y su tamao debe ser el optimo para que el lecho de arena no sature. Esto permite que el agua residual fluya en forma de una pelcula delgada en torno a las partculas de arena, as habr un buen contacto entre el agua residual y el aire.

Sistemas de dosificacin.
Una posible solucin al problema del taponamiento es cambiar las zanjas por convencionales de absorcin por un sistema de disposicin que sea menos propenso a fallar.
Un sistema de gravedad se puede remplazar por uno de dosificacin, esto ayuda a mantener condiciones no saturadas en el suelo que rodea la zanja.

 Campos de absorcin poco profundos: en estos sistemas la tubera de distribucin suele cubrirse con medios tubos, las zanjas tienen solo 0.25 m de profundidad. Sistemas de tratamiento y disposicin en el sitio en condiciones desfavorables: entre las limitaciones para la instalacin de un sistema convencional estn: niveles freticos altos, estratos superficiales de roca, suelos permeables en forma una muy rpida o muy lenta, gran proximidad al agua superficial y superficie limitada de terreno.

Sistemas de loma
Las lomas son, a la vez sistemas de tratamientos y disposicin, ya que la descarga se infiltra en forma directa al suelo nativo. Un sistema de loma es un sistema de absorcin con dosificacin a presin que se eleva sobre la superficie natural del suelo. El tamao de la loma debe ser tal que el rea de suelo nativo debajo de ella, llamada rea basal, sea lo suficientemente grande como para que el agua no rezuma por los lados o la base de la loma.

Sistemas de renovacin de agua residual mediante paisaje con barreras (SRAPB)

Defiere de la loma NODAK en que la loma de suelo se asla por debajo con una barrera impermeable en agua. A medida que agua renovada sale del borde de la barrera se recolecta en drenes o se deja que cargue el acufero. El agua residual se esparce en la cumbre de la loma con un rociador. A medida que penetra y baja, las partculas orgnicas se filtran, separan y quedan en la superficie. Los microrganismos del suelo oxidan las partculas del suelo. El SRAPB debe funcionar en forma cclica para que los microrganismos del suelo tengan tiempo de degradar.

Otras opciones de tratamiento y disposicin en el sitio

El uso de estos sistemas es usual en los climas mas clidos. En las reas ridas los lechos de evapotranspiracin son una alternativa a los convencionales de absorcin. En un sistema de evapotranspiracin se planta vegetacin tolerante al agua en un lecho superficial de arena. Las races de las plantas succionan el agua en el lecho superficial de arena.

Sistemas alternativos de tratamiento y disposicin sin agua en el sitio.

En las reas alejadas de los centros de poblacin quiz no haya un suministro fiable de agua. La escases de esta determina que no se usen inodoros con agua corriente. Retrete de pozo: el principio de operacin del retrete de pozo es que los materiales lquidos se infiltran en el suelo a travs del entibado y los solidos se secan.

 Retrete de bveda: esta es la versin moderna del retrete de pozo se hace en forma de bveda impermeable. Debido a la accin licuante de las bacterias y a la descomposicin biolgica en el liquido, los retretes de bveda son mucho mas malolientes que los viejos retretes de pozo.

 Retrete qumico: el retrete de los aviones, autobuses y vehculos recreativos son versiones de retretes qumicos. la esencia del sistema es un desinfectante qumico energtico que arrastra los desechos a un tanque de retencin, donde se vuelven inocuos hasta que se puedan extraer por bombeo.

SISTEMA MUNICIPALES DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Las alternativas para el tratamiento de aguas residuales se agrupan en tres categoras principales primario secundario terciario o avanzado. Se suele suponer que cada unos de los grados de tratamiento incluyen las etapas o pasos. Por ejemplo , se conjetura que el tratamiento primario incluye los procesos de tratamiento previo: rejas, cmara de desarenado y pileta de igualacin. Asimismo, se supone que el tratamiento secundario incluye todos los procesos del tratamiento primario: rejas, cmara de desarenado, tanque de igualacin y tanque de sedimentacin.

TRATAMIENTO PREVIO DE RESIDUOS.

Las aguas residuales municipales pueden significar graves riesgos, ya que los sistemas de recoleccin y tratamiento no se disearon para tratarlas . Los residuos pueden daar los alcantarillados e interferir con el funcionamiento de las plantas de tratamiento. Pueden pasar inalteradas por la PTAR, o conocerse como lodo y convertirlo en desecho peligro.

 Los objetivos especficos del programa son: 1. eliminar la introduccin de contaminantes que interfieran con el funcionamiento de las PTAR incluyendo su uso y la disposicin de los lodos municipales. 2. eliminar la introduccin de contaminantes que pasen inalterados por las PTAR, o que sean incompatibles con ellas. 3. mejorar las oportunidades de reciclar y recuperar las aguas residuales municipales e industriales y sus lodos.

Operaciones unitarias de tratamiento previo

Estos dispositivos y estructuras se consideran tratamiento previo, porque reduce poco la DBO5 en las plantas industriales de tratamiento de aguas residuales, donde solo hay compuestos solubles, quiz no hay rejas y cmaras desarenado. Con frecuencia, en las plantas industriales de tratamiento de aguas residuales si se requiere igualacin.

REJAS DE BARRA
Su principal objetivo es eliminar objetos grandes que pudiese o estorbar en bombas, vlvulas y dems equipos mecnicos . Las rejas o rejillas se pueden clasificar como rejas de basura, la limpieza manual o con limpieza mecnica.

 CAMARAS DE DESARENADO Los materiales inertes densos, como arena, trozos de vidrios, limo y piedras. Si estos materiales no se eliminan del agua erosionan las bombas y dems dispositivos mecnicos, lo que les causa demasiado desgaste. Se dispone tres tipos bsicos de cmaras de desarenado: controladas por velocidad(llamadas tambin cmaras de desarenando de flujo horizontal), aireadas, y piletas de sedimentacin a corto plazo.

DEMENUZADORES
Los aparatos que cortan los solidos de las aguas residuales. Mediante barras de corte de rotatorias se llaman desmenuzadores. Estos dispositivos se instalan despus de las cmaras de desarenado para proteger las barras de corte contra la abrasin.

IGUALACIN
La igualacin de flujo no es un proceso de tratamiento en si misma, sino una tcnica que mejora la eficiencia de los procesos secundarios y avanzados de aguas residuales. La igualacin de flujo mejora la eficiencia de una planta en funciones y aumenta su capacidad til. en las plantas nuevas la igualacin del flujo reduce el tamao y el costo de las unidades de tratamiento.

TRATAMIENTO PRIMARIO
Una vez finalizados el colado y desarenado, el agua residual aun contiene solidos orgnicos ligeros suspendidos. Algunos de los cuales se eliminan por su gravedad en un tanque de sedimentacin.

proceso unitarios de tratamiento secundario

Los ingredientes bsicos necesarios para el tratamiento aerbico secundario convencional son las disponibilidad de muchos microrganismo.

Algunos organismos de intereses en el tratamiento de aguas residuales

BACTERIAS. La mayor poblacin de organismo en una planta de tratamiento de aguas residuales ser de bacterias. HONGOS. Son organismos multicelulares, no fotosintticos y hetertrofos. ALGAS, este grupo microrganismos es de fotoauttrofos y pueden ser un o multicelulares.

 PROTOZOARIOS. Son organismos unicelulares capaces de reproducirse por fisin binaria. ROTIFEROS Y CRUSTACEOS. Son una orden que incluyen camarones langostas y percebes: los caracteriza su estructura de concha.

BIOQUIMICA BACTERIANA
METABOLISMO. Procesos qumicos mediante las bacterias sintetiza nuevos compuestos qumicos necesarios para que las clulas para que vivan y se reproduzcan. el proceso de sntesis lo impulsa la energa almacenada en el portador de energa.

DESCOMPOSICION DE RESIDUOS
Cada tipo de descomposicin tiene caractersticas peculiares que afectan su uso en tratamiento de desechos. DESCOMPOSICION AEROBICA Es el mtodo de eleccin para grandes cantidades de aguas residuales diluidas ya que la descomposicin es rpida .

Descomposicin anoxica
algunos microrganismos usan nitratos como receptores terminales de electrones en ausencia de oxigeno molecular. A la oxidacin por esta ruta sele llama desnitrificacin. La desnitrificacin es importante en el tratamiento de aguas residuales, en el cual el nitrgeno debe eliminarse para proteger el cuerpo receptor.

Descomposicin anaerobia
Requiere que no haya oxigeno molecular ni nitrato como receptor terminales de electrones.
La descomposicin anaerbica de la materia orgnica se considera, en general, un proceso en dos pasos. El primero los compuestos orgnicos complejos se fermentan hasta formar cidos grasos de bajo peso molecular. En la segunda etapa los cidos orgnicos se convierten en metano. En general, la descomposicin anaerbica directa no es posible si los desechos se diluyen.

Dinmica de poblacin
El ecosistema microbiano: la dinmica de poblacin es el termino con que se describe el xito de las diversas especies en competencia en funcin del tiempo.se expresa en forma cuantitativa en trminos de la masa relativa de microrganismos

La ecuacin de monod.
Con respecto a las grandes cantidades y cultivos mixtos de microrganismos presentes en los sistemas de tratamientos de desechos conviene medir la biomasa mas que las cantidades de organismos.
= + = constante de velocidad especifica mxima de crecimiento. = concentracin de alimentos limitantes en solucion. = = concentracin de alimento limitante cuando =o.5 m.

Filtros de goteo
O filtro percolador, consiste en un lecho de material grueso. Como piedras, lajas o materiales plsticos, sobre el que se aplica el agua residual. Los filtros de goteo no son principalmente un proceso de filtracin o separacin fsica, como su nombre lo indica .las aberturas entre las piedras son demasiado grandes y no retienen solidos.

LODO ACTIVADO
El proceso de lodo activado, o de los lodos activados, es una tcnica de tratamiento biolgico de las aguas residuales en la que se agita y airea una mezcla de aguas residuales y lodo biolgico, los solidos biolgicos se separan del agua residual tratada y se regresan al proceso de aireacin segn sea necesario. El tiempo medio de resistencia celular. Tambin llamado tiempo de retencin de solidos . Se define como el tiempo promedio que duran los microrganismo en el sistema.es distinto del tiempo de detencin hidrulica, es decir el tiempo que dura el agua residual en el tanque.