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Informe Tratamiento Primario de Aguas Residuales
Informe Tratamiento Primario de Aguas Residuales
Informe Tratamiento Primario de Aguas Residuales
PRIMARIO DE AGUAS
RESIDUALES
INTEGRANTES:
Ángela Viviana Castañeda Galeano
Oscar Julián Monsalve Ríos
Carlos Andrés Mendoza Patiño
Zully Vanessa Pinedo Carreño
Laura Vanessa Pérez Lozano
Francy Mayerly Guerrero Chaparro
Leandra Danitza Villamizar Rueda
Jeidy Sandrith Leal Sierra
Silvia Juliana Rodríguez Flórez
DOCENTE:
WILFREDO RIVERA SOLANO
Contenido
1. PARÁMETROS......................................................................................................................... 3
1.1. Sedimentación................................................................................................................ 3
Sedimentadores rectangulares: .............................................................................................. 3
Sedimentadores circulares: .................................................................................................... 4
Sedimentadores lamelares: .................................................................................................... 4
1.2. Flotación......................................................................................................................... 4
Flotación por aire disuelto (DAF): ........................................................................................... 4
Flotación por aire inducido: .................................................................................................... 4
1.3. Coagulación – floculación ............................................................................................... 5
1.4. Filtración ........................................................................................................................ 5
2. CARACTERISTICAS DEL DISEÑO, FUNCIONALIDAD Y APLICABILIDAD ........................................ 6
2.1 Rejilla ................................................................................................................................... 6
Características de los residuos ................................................................................................ 6
• Rejas de limpieza mecánica ............................................................................................ 7
2.2 Desarenadores ................................................................................................................... 10
• Desarenadores rectangulares de flujo horizontal .......................................................... 11
• Desarenadores cuadrados de flujo horizontal ............................................................... 11
3. IMPACTO AMBIENTAL .......................................................................................................... 12
3.1. Impacto positivo ........................................................................................................... 13
3.2. Impacto negativo .......................................................................................................... 13
4. CONFIABILIDADE DEL PROCESO DE TRATAMIENTO PRIMARIO .............................................. 14
4.1. Tratamiento Primario Químicamente Mejorado ........................................................... 14
5. LIMITANTES.......................................................................................................................... 16
5.1. Tiempo de retención hidráulica .................................................................................... 16
5.2. Tiempo de retención de lodos / reciclaje ...................................................................... 16
5.3. Tamaño ........................................................................................................................ 16
5.4. Cambios en el volumen o el carácter de las aguas residuales ........................................ 17
5.5. Eliminación de lodos ..................................................................................................... 17
5.6. Operación / Supervisión ............................................................................................... 17
5.7. Problemas con la sedimentación de lodos .................................................................... 17
6. REQUERIMIENTO ENERGÉTICO ............................................................................................. 18
7. EFICIENCIA DEL PROCESO DE TRATAMEINTO PRIMARIO ....................................................... 21
8. GENERACIÓN DE LODOS ....................................................................................................... 22
7.1 El origen del efluente de la PTAR ........................................................................................ 23
Lodos urbanos: ..................................................................................................................... 23
Lodos industriales: ............................................................................................................... 23
La etapa de depuración: ....................................................................................................... 23
7.2 Punto de generación de lodos de una PTAR ........................................................................ 23
Lodos primarios:................................................................................................................... 23
Lodos biológicos o secundarios: ........................................................................................... 24
7.3 Lodos biológicos ................................................................................................................. 25
7.4 El tipo de tratamiento específico realizado en la línea de fangos ........................................ 26
Lodos tratados: .................................................................................................................... 26
Lodos deshidratados: ........................................................................................................... 26
Lodos secados: ..................................................................................................................... 26
Lodos compostados:............................................................................................................. 26
9. DISPOSICIÓN DEL SUELO ...................................................................................................... 26
9.1. Consideraciones generales sobre el suelo ..................................................................... 27
9.2. Propiedades y procesos en el suelo............................................................................... 27
9.3. Uso o disposición final .................................................................................................. 27
BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. 28
FIGURAS
Figura 1. Rejas de limpieza mecánica que emplea cadenas. (Metcalf and Eddy,1996) .................... 7
Figura 2. Rejas de barras de limpieza mediante movimientos oscilatorios. (Metcalf and Eddy,1996)
...................................................................................................................................................... 8
Figura 3. Rejas de catenaria de limpieza y retorno frontales. (Metcalf and Eddy,1996) .................. 9
Figura 4. Rejas de limpieza mecánica mediante cables. (Metcalf and Eddy,1996) ........................ 10
Figura 5 Tabla de evaluación de impactos ambientales generados por el tratamiento primario en el
recurso suelo ............................................................................................................................... 14
TABLAS
Tabla 1. Información típica para el proyecto de rejas de barras de limpieza manual y mecánica
(Metcalf & Eddy, 1996) ................................................................................................................. 6
Tabla 2.. Gasto energético de los equipos mecánicos utilizados para el tratamiento primario ...... 20
1. PARÁMETROS
Los tratamientos primarios son de gran importancia en el momento de tratar las aguas residuales,
esta fase tiene como objetivo principal la reducción por completo de los sólidos en suspensión, es
decir los sólidos sedimentables, flotantes y coloides. Los principales procesos fisicoquímicos que
pueden ser incluidos en el tratamiento primario son los siguientes: sedimentación, flotación,
coagulación – floculación y filtración.
1.1. Sedimentación
Es un proceso físico de separación por gravedad que hace que una partícula más densa que el agua
tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentador. Está en función
de la densidad del líquido, del tamaño, del peso específico y de la morfología de las partículas. Esta
operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del
agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de
diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también
decantación.
El objetivo fundamental de la decantación primaria es doble: por un lado, permite eliminar los
sólidos en suspensión (en un 60%, aproximadamente) presentes en las aguas residuales y la materia
orgánica (en un 30%, aproximadamente) y por otro lado, protegen los procesos posteriores de
oxidación biológica de la intrusión de fangos inertes de densidad elevada.
La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las
características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc.).
Sedimentadores lamelares: Han surgido como alternativa a los sedimentadores poco profundos,
al conseguirse una mayor área de sedimentación en el mismo espacio. Consisten en tanques de poca
profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y
por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van
acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del
sedimentador.
Las partículas depositadas en el fondo de los equipos (denominados fangos) se arrastran mediante
rasquetas desde el fondo donde se “empujan” hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y
en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y
darles un destino final.
1.2. Flotación
Proceso físico fundamentado en la diferencia de densidades. La flotación permite separar la materia
sólida o líquida de menor densidad que la del fluido, por ascenso de ésta hasta la superficie del
fluido, ya que, en este caso, las fuerzas que tiran hacia arriba (rozamiento y empuje del líquido)
superan a la fuerza de la gravedad. Se generan pequeñas burbujas de gas (aire), que se asociarán a
las partículas presentes en el agua y serán elevadas hasta la superficie, donde son arrastradas y
sacadas del sistema.
Flotación por aire disuelto (DAF): En este sistema el aire se introduce en el agua residual bajo una
presión de varias atmósferas. Los elementos principales de estos equipos son la bomba de
presurización, el equipo de inyección de aire, el tanque de retención o saturador y la unidad de
flotación propiamente dicha, donde tiene lugar la reducción brusca de la presión, por lo que el aire
disuelto se libera, formando multitud de microburbujas de aire.
Flotación por aire inducido: La operación es similar al caso anterior, pero la generación de
burbujas se realiza a través de difusores de aire, normalmente situados en la parte inferior del
equipo de flotación, o bien inducidas por rotores o agitadores. En este caso el tamaño de las
burbujas inducidas es mayor que en el caso anterior.
Una forma de mejorar la eficacia de todos los sistemas de eliminación de materia en suspensión es
la adición de ciertos reactivos químicos que, en primer lugar, desestabilicen la suspensión coloidal
(coagulación) y a continuación favorezcan la floculación de estas para obtener partículas fácilmente
sedimentables. Los coagulantes suelen ser productos químicos que en solución aportan carga
eléctrica contraria a la del coloide. Habitualmente se utilizan sales con cationes de alta relación
carga/masa (Fe3+, Al3+) junto con poli electrólitos orgánicos, cuyo objetivo también debe ser
favorecer la floculación:
Sales de Fe3+: Pueden ser Cl3Fe o Fe2(SO4)3, con eficacia semejante. Se pueden utilizar tanto en
estado sólido como en disoluciones. La utilización de una u otra está en función del anión, si no se
desea la presencia de cloruros o sulfatos.
Sales de Al3+: Suele ser Al2(SO4)3 o policloruro de aluminio. En el primer caso es más manejable en
disolución, mientras que en el segundo presenta la ventaja de mayor porcentaje en peso de aluminio
por kg dosificado.
1.4. Filtración
La filtración es una operación en la que se hace pasar el agua a través de un medio poroso, con el
objetivo de retener la mayor cantidad posible de materia en suspensión. El medio poroso
tradicionalmente utilizado es un lecho de arena, de altura variable. (ID, 2020)
2. CARACTERISTICAS DEL DISEÑO, FUNCIONALIDAD Y
APLICABILIDAD
2.1 Rejilla
El primer paso en el tratamiento del agua residual consiste en la separación de los sólidos gruesos.
El procedimiento más habitual se basa en hacer pasar el agua residual bruta a través de rejas de
barras. Las rejas de barras suelen tener aberturas libres entre barras de 15 mm o mayores. Las rejas
de barras se pueden limpiar manual o mecánicamente. Las características de ambos tipos se
comparan en la Tabla 2.
Tamaño de la barra:
Anchura, mm 5 - 15 5 -15
Profundidad, mm 25 - 37.5 25 – 37.5
Separación entre barras, mm 25 – 50 15 – 75
Pendiente con relación a la vertical, 25 – 50 50 – 82.5
grados
Velocidad de aproximación, m/s 150 150
Pérdida de carga admisible, mm 150 150
Tabla 1. Información típica para el proyecto de rejas de barras de limpieza manual y mecánica (Metcalf &
Eddy, 1996)
Los materiales retenidos en las rejas se conocen con el nombre de residuos o basuras. Cuanto menos
es la abertura libre del tamiz, mayor será la cantidad de residuos eliminada. A pesar de que no existe
ninguna definición que permita identificar los materiales separables mediante rejas, y de que no
existe ningún método reconocido para la medición de la cantidad de residuos eliminada, éstos
presentan ciertas propiedades comunes. Los residuos de tamaño grande que son retenidos en rejas
con separaciones de 15 mm o superiores consisten en desechos tales como piedras, ramas, trozos
de chatarra, papel, raíces de árboles, plásticos y Trapos. También se puede separar materia
orgánica. El contenido de trapos puede ser importante, y se ha estimado visualmente que
representa entre el 60 y 70 % del volumen total de residuos en rejas de 25 a 100 mm de separación
entre barras respectivamente. Los residuos de tamaño grueso tienen un contenido en materia
volátil muy alto (del 80 al 90 % o más), con un contenido de materia seca del 15 al 25 % y una
densidad entre 640 y 960 kg/m3.
Las rejas de limpieza mecánica se han venido empleando en las plantas de tratamiento de aguas
residuales desde hace más de 50 años. Las rejas de limpieza mecánica se dividen en cuatro tipologías
principales: las rejas de funcionamiento mediante cadenas, rejas de movimiento oscilatorio,
catenarias y rejas accionadas mediante cables. En general, las rejas de limpieza mecánica que
emplean cadenas se suelen emplear en redes de alcantarillado de tipo separativo ya que son más
modernas y eficientes en la retención de sólidos (Figura 1).
En las rejas de barras de limpieza mediante movimientos oscilatorios (Figura 2), el rastrillo se
desplaza hasta la parte inferior de la reja, se coloca entre las barras, y asciende arrastrando las
basuras hasta la parte superior de aquella, lugar donde son extraídas
Figura 1. Rejas de limpieza mecánica que emplea cadenas. (Metcalf and Eddy,1996)
Figura 2. Rejas de barras de limpieza mediante movimientos oscilatorios. (Metcalf and Eddy,1996)
La principal ventaja de este método es que todos los componentes que precisan actuaciones de
mantenimiento se encuentran por encima del nivel del agua, por lo tanto, su inspección y
mantenimiento no hace necesario el vaciado del canal. Su inconveniente es que dispone únicamente
de un rastrillo de limpieza en lugar de los múltiples rastrillos empleados en las rejas de limpieza
mediante cadenas, por lo tanto, la capacidad de la reja para tratar aguas con altos contenidos de
residuos es limitada.
En las rejas de catenaria de limpieza y retorno frontales (Figura 3), el rastrillo se mantiene en
contacto con la reja gracias al peso de la cadena.
Una ventaja consiste en que el mecanismo de transmisión no tiene ruedas dentadas sumergidas,
mientras que el espacio necesario para su instalación es muy grande, lo cual representa su más
grande inconveniente.
Las rejas de limpieza mecánica mediante cables (Figura 4), son de limpieza y retorno frontales que
emplean un rastrillo pivotante que asciende y desciende por unas guías accionado por un dispositivo
formado por un cable y un tambor.
Figura 4. Rejas de limpieza mecánica mediante cables. (Metcalf and Eddy,1996)
Su principal ventaja es el hecho de que el rastrillo es el único elemento mecánico que se sumerge,
y sus desventajas principales incluyen la limitada capacidad de rastrillado y los problemas de
mantenimiento asociados al destensado de los cables, a su enrollamiento en los tambores, y a fallos
en el funcionamiento de los mecanismos de frenado.
2.2 Desarenadores
El término arena se emplea para referirse a las arenas propiamente dichas, a las gravas, cenizas y
cualquier otro material pesado cuya velocidad de sedimentación o peso específico sea
considerablemente mayor al de los sólidos orgánicos susceptibles a la descomposición presentes en
el agua residual. Las arenas se remueven de las aguas residuales para:
✓ Proteger los equipos mecánicos de la abrasión y del excesivo desgaste
✓ Reducir la formación de depósitos de sólidos pesados en unidades y conductos aguas
abajo.
✓ Reducir la frecuencia de limpieza de los digestores por causa de acumulación excesiva de
arenas.
A continuación, se hablará de las diferentes unidades empleadas para la remoción de arenas,
aspectos relacionados con las arenas removidas como características, cantidades y mecanismos de
disposición. Normalmente, los desarenadores se ubican después de las unidades que remueven
sólidos gruesos (tamizado) y antes de tanques de sedimentación primaria, aunque en algunas
plantas de tratamiento los desarenadores anteceden las unidades de tamizado. Por lo general, la
instalación de unidades de tamizado fino antes del desarenador facilita la operación y
mantenimiento de las instalaciones destinadas a la Remoción de arenas. Tres clases de
desarenadores son los más usados: de flujo horizontal para canales de Sección rectangular o
cuadrada; aireados, y de vórtice.
En los desarenadotes de flujo horizontal, el agua a tratar pasa a través de la cámara en dirección
horizontal y la velocidad lineal del flujo se controla con las dimensiones del canal, ubicando
compuertas especiales a la entrada para lograr una mejor distribución del flujo, o utilizando
vertederos de salida con secciones especiales.
Los desarenadores rectangulares o cuadrados de flujo horizontal (Figura 5) se han usado desde la
década de 1930. El caudal afluente a la unidad se distribuye uniformemente por toda la sección
transversal del tanque mediante una serie de compuertas o deflectores y fluye a través de este hasta
rebosar por un vertedero de descarga libre. En este tipo de sedimentadores, los sólidos que
sedimentan se transportan por medio de barredores mecánicos de rotación hasta un pozo ubicado
a un lado del tanque. Estos sólidos se extraen del tanque con ayuda de mecanismos inclinados como
rastrillos reciprocan tés o tornillos sin fin, o extraídos por un ciclón desarenador para separar el
material orgánico presente y así concentrar las arenas. El material orgánico se retorna al
tratamiento, mientras que las arenas concentradas se someten a una etapa de lavado. Los
desarenadores cuadrados de flujo horizontal se diseñan con base en la carga superficial, que
depende del tamaño de partícula y de la temperatura del agua residual.
3. IMPACTO AMBIENTAL
Para mejorar las condiciones de salud y saneamiento en las regiones en vías de desarrollo, se
necesitan plantas de tratamiento eficientes para el manejo de agua potable y aguas residuales.
Como promedio, solamente 10% de las aguas de alcantarillado recolectadas en Latinoamérica son
sujetas a cualquier tipo de tratamiento.
Además del impacto ambiental, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), existen por lo
menos 25 enfermedades que pueden ser provocadas por la contaminación del líquido. En el caso
de Colombia, las enfermedades más comunes por esta causa son hepatitis A, fiebre
tifoidea/paratifoidea y enfermedad diarreica aguda.
Es importante que se asesore con los mejores para adquirir la planta de tratamiento que cumpla
con sus necesidades. Las plantas de tratamiento de agua potable son capaces de remover turbiedad,
sedimentos, microorganismos, dureza, olor, color y las características que se requieran
dependiendo del estado en que se encuentre el agua cruda.
Cuando hablamos del tratamiento de aguas residuales debemos tener en cuenta que se debe
planificar y gestionar de una manera adecuada para que además pueda generar un impacto positivo
en el medio ambiente, que pueden ir desde el incremento en el rendimiento de la agricultura y la
acuicultura. Además de eliminar diversos contaminantes que en muchos casos nos favorece tales
como:
• Recuperar zonas áridas que estén en peligro de desertificación, mediante riegos y
fertilización.
• Evitando el agotamiento del oxígeno que produce la contaminación en el agua.
• El agua tratada puede utilizarse para regar zonas verdes urbanas (campos de golf, parques,
etc.).
• En zonas áridas o semiáridas en las que el agua es escasa, puede reutilizarse de nuevo para
uso agropecuario.
Por ello con el fin de beneficiar y sobre todo perjudicar lo menos posible al medioambiente es que
se construye las plantas de tratamientos residuales, pero esta forma de tratamiento de aguas tiene
tanto efectos positivos como negativos:
Según últimas informaciones del Banco Mundial, aproximadamente en Latinoamérica más de 300
millones de habitantes en las ciudades producen 225,000 toneladas de residuos sólidos cada día.
Sin embargo, solo el 5% de las aguas de alcantarilla reciben el tratamiento debido.
Otro problema es que, debido a la ausencia de un tratamiento, las aguas negras son vertidas en las
aguas superficiales, produciendo un peligro inminente para la salud humana, los animales y la
ecología. A todo esto, le sumamos que en toda Latinoamérica muchas de las corrientes son
receptoras de las descargas directas de diversos residuos industriales y domésticos. Esta
contaminación del suelo se produce tanto en las áreas urbanas, así como rurales.
Figura 5 Tabla de evaluación de impactos ambientales generados por el tratamiento primario en el recurso suelo
También conocido como CEPT o APT por sus siglas en inglés (Chemical Enhanced Primary Treatment,
Advanced Primary Treatment). Este sistema busca aumentar la tasa de sedimentación gravitacional
y la eficiencia de remoción de contaminantes en el tratamiento primario de aguas residuales, con la
adición de pequeñas dosis de sustancias químicas, generalmente sales metálicas como coagulantes
y/o polímeros en forma de polielectrolitos orgánicos. Las sustancias químicas coagulantes hacen
que las partículas en suspensión se agrupen a través de los procesos de coagulación y floculación.
Las partículas agrupadas o flóculos se sedimentan más rápido y de esta manera mejora la eficiencia
del tratamiento, medida como la eliminación de sólidos, materia orgánica y los nutrientes de las
aguas residuales. Con un tratamiento preliminar; seguido por una adición en mezcla rápida del
coagulante y/o polímero al agua a tratar; floculación y sedimentación donde se generan los lodos
el efluente de la sedimentación es descargado al cuerpo receptor del agua tratada. Existe un
incremento significativo en la eliminación de contaminantes, los niveles de vertido pueden llegar
acercarse a los objetivos de emisión. Se presentó las ventajas del CEPT al ser un proceso simple con
ventajas que es de baja inversión para construcción y funcionamiento sencillo.
La remoción de SST y DBO se presenta mediante el proceso de sedimentación física por acción de la
gravedad, la cual se aprovecha la diferencia de densidad y peso entre el líquido y las partículas
suspendidas. La formación de precipitaciones es baja, ya que estas están diseñadas para suprimir a
la partícula que poseen partículas de sedimentación de 0.3 a 0.7 mm/s, la etapa de retención es
muy corto, de 60 minutos a 120 minutos.
Para condiciones de pH acido, 20 con una alta concentración de impurezas y baja dosificación el
mecanismo principal consiste en la inestabilidad y cohesión. Con pH neutro con una dosificación
favorable el mecanismo que predomina es la floculación. Por eso para cada ambiente de
tratamiento debe tener un análisis y estudio. En comparación con el Tratamiento Biológico. El
proceso de CEPT tiene similitud en remoción de SST (Solidos Suspendidos Totales), cierto rango de
eliminación en DQO y una eliminación de DBO5 inferior. Pero en la eliminación de fosforo (P) es muy
favorable que el tratamiento biológico convencional alcanzando el 90% en eficiencia de eliminación
esto reduce la eutrofización. Con el fosforo de los sedimentos formados por la reacción de
precipitación química (fosfato férrico – con el Cloruro Férrico FeCl3 como agente de coagulación) es
estable y no se libera en el fango.
5. LIMITANTES
Con el tiempo (sin un sistema de recirculación), todo el lodo activado en el tanque se bombearía. La
idea es maximizar el tiempo que el lodo pasa en el sistema. Esta vez es para asegurar que haya
suficiente biomasa para descomponer la materia orgánica entrante; De ahí la necesidad de
recirculación.
Por lo tanto, como la mayoría de los procesos biológicos de crecimiento suspendidos o procesos de
película fija, incluido MBBR, tienen tiempos de retención de lodo más altos, ASP tiende a tener
tiempos de retención de lodo más bajos.
5.3. Tamaño
Debido a los dos puntos indicados anteriormente, los tanques del reactor para el proceso de lodo
activado (ASP) tienden a ser bastante grandes para tratar grandes volúmenes de efluente. Esto
requiere grandes áreas de tierra necesarias para su operación.
5.4. Cambios en el volumen o el carácter de las aguas residuales
ASP puede tratar grandes cantidades de diversos materiales orgánicos, pero la reacción depende de
variables que lo hacen bastante susceptible a errores en condiciones fuera de aquellas para las que
fue diseñado.
En particular, los cambios en el volumen de las aguas residuales y las características de las aguas
residuales pueden provocar una disminución de la calidad del tratamiento o alteraciones del
tratamiento. Si una planta de tratamiento decide que quiere aumentar su volumen de tratamiento
o comienza a tratar las aguas residuales de una fuente nueva y diferente, los reactores ASP
normalmente tendrían que rediseñarse por completo en consecuencia.
A veces, el sobrenadante (material flotante) tiene una turbidez mayor de la que desea, lo que puede
afectar la calidad del agua del efluente final. Otros problemas pueden dar como resultado una
disminución de las concentraciones de lodo activado de retorno.
Varios factores afectan o influyen en la concentración de sólidos removidos en los sedimentadores
primarios:
Otros de los inconvenientes están asociados a los costes de instalación y de mantenimiento. En este
sentido se están reduciendo considerablemente los costes asociados a medida que la tecnología va
siendo aplicada, ya que, por un lado, el precio de la membrana es más asequible y, por otro, se ha
mejorado tanto en los materiales de ésta como en la implantación del sistema, reduciéndose así los
costes de explotación y mantenimiento.
Operacionalmente, uno de los problemas más importantes que sufren este tipo de sistemas se debe
al ensuciamiento debido a la formación de una capa de lodo, coloides y soluto que se acumulan
sobre la superficie de la membrana, impidiendo el comportamiento adecuando de ésta.
6. REQUERIMIENTO ENERGÉTICO
El uso de energía en el tratamiento primario está asociado con la demanda de los principales equipos
eléctricos, tales como los motores de los barre lodos y las bombas para extracción de natas y del
lodo primario. Aunque los sedimentadores rectangulares demandan un consumo de energía algo
mayor que los circulares, debido al mayor número de equipos, estos costos no se consideran
significativos en razón a que su participación dentro del total de los costos de operación y
mantenimiento del sedimentador primario es muy baja.
Con el fin de tener una visión de la cantidad de energía que se requiere para desempeñar el
tratamiento primario en una PTAR comparto la siguiente tabla:
TRATAMIENTO PRIMARIO
Equipo mecánico Descripción potencial del factor de demanda
motor [kW]
Mezcla rápida (coagulación)
Cámaras de Dos compuertas a la entrada 15 0,01
mezcla rápida de cada cámara para un
(Compuertas de caudal que se divide en cuatro
entrada a cámaras
cámaras)
Agitadores en Encargado de realizar la 10 1
cámara de mezcla, la cual deberá ser
mezcla rapida fuerte y rápida
Tanques de Se instalarán dos bombas de 1 0,15
almacenamiento 6,6 L/s
de coagulante
(bombas de
trasiego)
Dosificadores de Se instalará un sistema de 1 1
coagulante dosificación con una bomba
en servicio por cada cámara
Compuertas de Compuertas cuadradas de 1,5 0,01
salida en cámaras orificio sumergido (dos
de mezcla rápida compuertas por cámara)
Total: 29,2
Lodos Primarios
Desarenador de Realiza la separación de 2,5 1
lodos arenas de los lodos primarios,
(hidrociclones) por medio de hidrociclones
Total 2,5
Tabla 2.. Gasto energético de los equipos mecánicos utilizados para el tratamiento primario
La Tabla 2 es información recopilada para una planta de tratamiento que va a llevar a cabo la
ciudad de Bogotá, pero con esto podemos resaltar que el gasto de energía es relativamente bajo a
comparación con las otras fases del tratamiento.
Por otra parte, el buen aprovechamiento de los residuos generados en el tratamiento del agua en
general en especial los lodos podrían traer consigo aspectos positivos esto se ocurre con la
elaboración de biogás el cual es transformado en energía y es requerido por los procesos
dentro de la planta, como otra alternativa de no ser posible el aprovechamiento de los
lodos, se plantea la generación de energía en el proceso de salida a la fuente hídrica.
El estudio de eficiencia se refiere al estudio de las funciones frontera, utilizadas como referentes
para la obtención de medidas de eficiencia para cada unidad productiva. Según el modelo propuesto
por Farrell (1957), se construye una frontera de la mejor práctica constituida por las unidades más
eficientes de la muestra. En este último caso, la eficiencia técnica de un proceso puede medirse a
partir del cálculo de la máxima reducción proporcional posible en el uso de inputs (gastos)
compatible con un nivel dado de output (resultados). De éste modo, cuando un proceso obtenga el
máximo output (por ejemplo, volumen de agua tratada) dado un vector de inputs (recursos que se
gastan para operar la planta), o bien, utilice un mínimo de inputs para producir un output
determinado, se situará en la citada frontera de la mejor práctica.
8. GENERACIÓN DE LODOS
Los lodos de depuradoras de aguas residuales urbanas se producen en las Plantas de Tratamiento
de Aguas Residuales (PTAR), como consecuencia del tratamiento físico y biológico de estas aguas.
La cantidad y calidad de los lodos obtenidos en los procesos de depuración de aguas residuales no
es constante y varía de una planta de tratamiento a otra, e incluso, dentro de la misma planta con
el tiempo. Esto es debido a que la producción de lodos está ligada a diferentes factores, como el
caudal de agua tratado y el tipo de contaminación presente en el mismo, los cuales, a su vez,
dependen del número de habitantes (de hecho o equivalentes), de los hábitos de vida, del diseño
de la red de saneamiento (separativa o unitaria, velocidad de flujo, diámetro de las tuberías, etc.),
de la presencia de vertidos industriales, de la climatología, la situación de la instalación, etc.
En general, se puede decir que las cantidades de lodos producidos en un proceso de tratamiento de
aguas residuales convencional, suelen estar al 50% para los lodos primarios y biológicos, si bien
cuando existen tratamientos físico-químicos este porcentaje se incrementa, principalmente en el
caso de los lodos primarios.
Existen diversos criterios que nos permiten clasificar los lodos, según consideremos:
Lodos urbanos: el agua tratada en la EDAR tiene un componente predominantemente urbano (el
porcentaje de agua urbana es ≥ 80%). La cuenca de recogida de aguas está formada por aguas
domésticas y de pequeña y mediana empresa ubicada dentro de los cascos urbanos.
Lodos industriales: son los lodos generados en estaciones de tratamiento de vertidos industriales
o con una predominancia de estos.
La calidad de las aguas influentes a la PTAR determinará los posibles riesgos de presencia de
contaminación no biodegradable, que puede deteriorar las características de los lodos, de forma
que su destino final se vea condicionado.
La etapa de depuración: Las aguas residuales en la que se generen lodos se pueden clasificar en
primarios, secundarios, mixtos y químicos o fisicoquímicos.
Presentan generalmente una consistencia limosa y color de marrón a gris, son sumamente
inestables, poco estabilizados, y altamente fermentables y putrescibles, por lo que se vuelven
sépticos y generan mal olor con gran facilidad. Están constituidos tanto por sólidos inorgánicos que,
por su tamaño u otros factores, no han sido retenidos en el pretratamiento, como por sólidos
orgánicos. Son lodos que liberan fácilmente su fracción de agua libre, lo que conlleva un buen
espesamiento. Su contenido en humedad varía entre un 93% y un 99%. Determinados micro
contaminantes presentan un carácter hidrófobo por lo que serán transferidos desde el agua residual
a estos lodos primarios (De las Heras, 2009; Gray, 2009).
La composición del agua residual: aguas con mayor contaminación orgánica generan mayor cantidad
de lodos.
Existencia de proceso de nitrificación: este factor hace que tenga lugar no sólo la oxidación de la
materia orgánica del carbono, sino también la del nitrógeno, por lo que se produce un aumento de,
aproximadamente, 0,15 mg/mg de N eliminado.
La temperatura: factor que afecta a todo proceso biológico. A mayor temperatura, mayor velocidad
de reacción y, por tanto, mayor producción de lodos.
Lodos mixtos: son la mezcla de los lodos primarios y secundarios. Los lodos biológicos y primarios
pueden tratarse por separado o mezclarse. Habitualmente, los lodos mixtos son el producto a tratar
en la línea de fangos de las PTARs (De las Heras, 2009; Gray, 2009).
Las características de estos lodos se van a ver afectadas por la química del agua tratada, el pH, la
mezcla con el reactivo adicionado, el tiempo de reacción y la capacidad de floculación del sistema.
Así, en líneas generales, la adición de cal mejora el espesamiento y la deshidratación del lodo. Sin
embargo, la presencia de sales de hierro y aluminio en los lodos primarios provoca una disminución
de su capacidad de espesamiento y deshidratación, mientras que la adición de sales de aluminio en
los lodos activados mejora el espesamiento de los lodos en exceso. Por otro lado, la velocidad de
descomposición de estos lodos es mucho menor, ya que presentan una fracción inorgánica mayor.
Es evidente que el uso de productos químicos en el tratamiento del agua hace que se generen una
mayor cantidad de lodos.
Lodos deshidratados: Son los lodos tratados sometidos a un proceso de pérdida de agua por
procedimientos fisicoquímicos o térmicos, previo a su utilización. El contenido de humedad no debe
superar el 80%.
Lodos secados: Son lodos tratados con un contenido de humedad inferior al 70%.
Es necesario antes de aplicar el lodo al suelo conocer sus propiedades y procesos físicos (textura,
estructura, permeabilidad), químicos (pH, materia orgánica, mecanismos de adsorción, desorción,
etc.); biológicos, (composición biológica del suelo, mecanismos de competencia y depredación,
etc.,) y cómo estos factores se enlazan para regular la presencia de contaminantes vertidos en el
suelo cuando son aplicados desechos residuales. Lo primero que se hace es definir el concepto de
suelo, y después sus características y las propiedades del mismo.