PROYECTO AGUA
1. LA CONTAMINACION DEL AGUA
2. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
3. PROCESOS DE TRATAMIENTO
4. FASES IMPORTANTES
5. ANEXO I
6. ANEXO II
BIBLIOGRAFIA
GEOMETRIA
CALCULO MATEMATICAS
 
3. PROCESOS DE TRATAMIENTO
   
   
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PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Los principales procesos de tratamiento para las aguas residuales son los físicos, químicos y biológicos.
Procesos Físicos:
Se basan en las propiedades físicas que incluyen la separación de sólidos sedimentables presentes en las aguas residuales y su estabilización, la remoción de partículas flotantes, la retención de partículas de gran tamaño, desechos sólidos (basura), Etc.
Procesos Químicos:
Consisten en la separación o transformación de las sustancias sedimentables, flotantes y disueltas mediante el uso de sustancias químicas. Un sistema utilizado en este proceso, es el uso de algún desinfectante para eliminar elementos patógenos existentes en el agua.
Procesos Biológicos:
Para estos procesos se utiliza la actividad de ciertos microorganismos para la oxidación y mineralización de sustancias orgánicas presentes en las aguas residuales.



TIPOS DE TRATAMIENTO:
Los tipos de tratamiento se pueden clasificar en tratamientos preliminares o pre-tratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario, tratamiento terciarios y tratamientos especiales o de pulimento.
1. Tratamientos Preliminares o Pre-tratamiento:
Son el conjunto de unidades que tienen como finalidad eliminar materiales que perjudican al sistema de conducción, como material flotante; sólidos inorgánicos en suspensión, como arenas; Etc. Las principales unidades son las rejas o cribas de barra y el desarenador.
2. Tratamiento Primario:
La finalidad de éste es la remoción de sólidos suspendidos y esto puede ser por medio de sedimentación, filtración, flotación, floculación y precipitación. Las principales unidades para esta fase son la fosa séptica, el tanque Imhoff, sedimentadores primarios, reactores anaerobios de flujo ascendente (RAFA), coagulación y precipitación.
3. Tratamiento Secundario:
La finalidad de éste es la remoción de material coloidal y en suspensión. Para esto al utilizar procesos biológicos, se aprovecha la acción de microorganismos presentes en las aguas residuales, lo mismo que en su proceso de alimentación, degradan la materia orgánica, convirtiéndola en materia celular, productos inorgánicos o material inerte. Los microorganismos pueden ser: Aeróbios y Anaerobios.
4. Tratamiento Terciario:
Es el grado de tratamiento necesario para alcanzar una calidad físico-química-biol6gica adecuada y se obtiene un pulimento al agua de acuerdo al rehuso que se le pretenda dar a las aguas residuales tratadas.

DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS GENERALES

1. PRE-TRATAMIENTO:
Rejillas o Cribas de Barras:
Tienen como objetivo la remoción de los materiales gruesos o en suspensión, los cuales pueden ser retirados mecánicamente o manualmente. Están formadas por barras separadas en claros libres entre 1.0 y 5.0 centímetros, comúnmente 2.5 centímetros y colocadas en un ángulo de 30 y 60 grados respecto a la horizontal. Los sólidos separados por este sistema se eliminan enterrándolos o incinerándolos.
Desarenador:
Las aguas residuales contienen, por lo general, sólidos inorgánicos como arenas, cenizas y grava, a los que se les denomina 'arenas'. La cantidad es variable y depende de muchos factores, pero principalmente de sí la red de alcantarillado es sanitario o combinado. Las arenas pueden dañar los equipos mecánicos por abrasión y causar serias dificultades operatorias en los tanques de sedimentación y en la digestión de los Iodos, por acumularse alrededor de las tuberías de entrada, causando obstrucción.

2. TRATAMIENTO PRIMARIO:
Fosa Séptica:
Son unidades en donde no existe una red de alcantarillado sanitario, como pueden ser escuelas rurales, campos o zonas de recreo, hoteles y restaurantes campestres. En general se utilizan para tratar aguas residuales domésticas.
Estos dispositivos combinan los procesos de sedimentación y de digestión anaerobia de Iodos; usualmente se diseñan con dos o más cámaras que operan en serie. En el primer compartimento se efectúa la sedimentación, digestión de Iodos y su almacenamiento. Debido a que en la descomposición anaerobia, se producen gases que suspenden a los sólidos sedimentados en la primera cámara, se requiere de una segunda cámara para mejorar el proceso, en donde se vuelva a sedimentar y almacenar, evitando que sean arrastrados con el efluente.
Dicho efluente se encuentra en condiciones sépticas, llevando consigo un alto contenido de materia orgánica disuelta y suspendida, por lo que requiere un tratamiento posterior.
Tanques Imhoff.
Para comunidades de 5,000 habitantes o menos los tanques Imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de las aguas residuales domésticas, ya que integran la sedimentación del agua y la digestión de los Iodos, sedimentados en la misma unidad, necesita una operación muy simple y no requiere de partes mecánicas, sin embargo, para su uso correcto se requiere que las aguas negras pasen por el proceso de cribado y remoción de arena. Es convenientes en climas calurosos pues esto facilita la digestión de los Iodos. En la selección de esta unidad de tratamiento se debe considerar que los tanques Imhoff pueden producir olores desagradables.
Sedimentadores Primarios:
A diferencia de la fosa séptica y los tanques Imhoff en estas unidades no se tratan los Iodos, por lo que generalmente se utilizan como una primera etapa de un tratamiento primario. Estas unidades tienen como función la reducción de los sólidos suspendidos, grasas y aceites de las aguas residuales, las eficiencias esperadas son del 55% de los sólidos y se obtienen concentraciones de grasas y aceites menores a los 30 mg/l.
Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (RAFA):
Corresponde a Letting el desarrollo de este reactor, que por su simplicidad se ha difundido en varios países. Su gran ventaja consiste en que no se requiere ningún tipo de soporte para retener la biomasa, lo que implica un ahorro importante. Su principio de funcionamiento se basa en la buena sedimentabilidad de la biomasa producida dentro del reactor, la cual se aglomera en forma de granos de hasta 5 mm de diámetro. Estos granos cuentan además con una actividad metanogénica muy elevada, lo que explica los buenos resultados del proceso. El reactor es de flujo ascendente y en la parte superior cuenta con un sistema de separación gas-líquido-sólido, el cual evita la salida de los sólidos suspendidos en el efluente y favorece la evacuación del gas y la decantación de los flóculos que eventualmente llegan a la parte superior del reactor.
El punto débil del proceso consiste en la lentitud del proceso de arranque del reactor (generalmente de 6 meses); por otro lado en desagües diluidos, como lo son las aguas domésticas residuales, las variables críticas del diseño son las hidráulicas, no así la carga orgánica.
Coagulación o Floculación:
Es el proceso por el cual se ayuda a las pequeñas partículas (coloides) suspendidas en el agua a sedimentar, mediante la adición descompuestos químicos que inducen a las partículas pequeñas (coloides) a formar grupos grandes (flóculos) de mayor peso, para su mejor sedimentación. A las sustancias que se utilizan en este proceso se les llama coagulantes, de los cuales los más utilizados son las sales de aluminio o hierro, tales como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico y el sulfato férrico. Para la mezcla de los reactivos se utiliza la turbulencia creada por un vertedero, pero es conveniente disponer de un sistema que permita esta rápida.

3. TRATAMIENTO SECUNDARIO:
Este término comúnmente se utiliza para los sistemas de tratamiento del tipo biológico, en los cuales se aprovecha la acción de microorganismos presentes en las aguas residuales, mismos que en su proceso de alimentación degradan la materia orgánica, convirtiéndola en material celular, productos inorgánicos o material inerte. La presencia o ausencia de oxígeno disuelto en el agua residual, define dos grandes grupos o procesos de actividad biológica, los aeróbicos (en presencia de oxígeno) y los anaeróbicos (en ausencia de oxígeno).
En los procesos aeróbicos, los microorganismos presentes se utilizan para metabolizar los compuestos orgánicos complejos hasta llegar a compuestos más simples. Estos procesos generalmente son más rápidos, pero requieren de condiciones favorables que permitan el desarrollo de microorganismos y la alimentación continua de oxígeno.
Los procesos anaeróbicos se producen en sustancias de oxígeno molecular. En éstos se desarrollan bacterias formadoras de ácidos, las cuales se hidrolizan y fermentan compuestos orgánicos complejos o ácidos simples, este proceso es conocido como fermentación ácida; estos compuestos ácidos son transformados por un segundo grupo de bacterias en gas metano y anhídrido carbónico. El desdoblamiento de los compuestos complejos hace que el proceso sea más lento y que los productos finales no lleguen a una oxidación completa.
Filtro Anaerobio:
Consiste en un reactor de flujo ascendente, empacado con soportes plásticos o con piedras de 3 a 5 centímetros de diámetro promedio. El coeficiente de vacío debe ser grande para evitar el taponamiento, lo que en algunos casos se traduce en un área específica inferior a 100 m2/m3. Debido a la distribución desordenada del soporte, las purgas del todo no son efectivas, lo que provoca una acumulación lenta pero constante de biomasa que con el tiempo crea problemas de taponamiento. Este reactor puede soportar cargas hasta de 20 Kg. DQO/m3 día.
Reactor Tubular de Película Fija:
Para evitar la acumulación de Iodos en el reactor, Van den Berg y Lentz (1979), desarrollaron el reactor tubular de flujo ascendente o descendente. El soporte utilizado en este caso, consiste en tubos o placas dispuestas de tal forma que se crean canales verticales. El material puede ser de cerámica, PVC, poliester, Etc. El ordenamiento del soporte da como resultado coeficientes de vacío importantes, con buenas relaciones largo volumen (> de 150 m2/m3). Las cargas aplicadas pueden llegar hasta 30 Kg. DQO/m3 día.
Filtros Percoladores:
El mecanismo principal de remoción de la materia orgánica de este sistema no es la filtración, sino la absorción y asimilación biológica que se crea en el medio de soporte. Generalmente no requiere recirculaci6n a diferencia de los Iodos activados, donde ésta es determinante para mantener los microorganismos en el Peor mezclado.
Una vez que el filtro se encuentra operando, la superficie en el medio comienza a cubrirse con una sustancia viscosa y gelatinosa conteniendo bacterias y otro tipo de microorganismos. El efluente de la sedimentación primaria es distribuido uniformemente por oxigeno para que el medio del soporte del filtro a través de un sistema distribuidor del flujo. El oxígeno para que se lleve acabo el metabolismo biológico aerobio es suministrado por la circulación del aire a través de los espacios entre el medio filtrante y parcialmente por el oxígeno disuelto presente en el agua residual. Al cabo de un tiempo, comienza el crecimiento microbiano en la interfase aerobia del medio filtrante, generando el crecimiento de organismos anaerobios y facultativos que junto con los organismos aerobios forman el mecanismo básico para la remoción de la materia orgánica.
El efluente del filtro percolador deberá pasar a través de un clarificador secundario para colectar la biomasa desprendida, la sedimentación primaria es necesaria antes de los filtros con medios de rocas para minimizar los problemas de obstrucción.
Biodiscos:
Originalmente este sistema consistía en una serie de discos de madera, con diámetros entre 1.0 y 3.5 metros, montados sobre una flecha horizontal que giraba durante el movimiento, cerca del 40% del área superficial de los discos se encontraba sumergida en el agua residual. Actualmente se utilizan placas de plástico corrugado y otros materiales en vez de madera. Cuando el proceso inicia su operación, los microorganismos del agua residual afluente se adhieren a la superficie del material plástico y se desarrollan hasta que toda esta área quede cubierta con una capa o una película microbiana.
Al girar los discos, la película biológica se adhiere a éstos entrando en contacto, alternamente con el agua residual que está en el estanque y con el oxígeno atmosférico. Al salir las aguas del tanque, los discos arrastran una capa líquida sobre la superficie de la película biológica, lo cual permite la oxigenación del agua y los microorganismos. Debido a la sucesión de inmersiones y emersiones la capa liquida se renueva constantemente. La oxigenación se realiza por difusión a través de la película líquida que queda adherida a la biomasa. Los microorganismos utilizan oxígeno molecular disuelto para efectuar la degradación aerobia de la materia orgánica, que se utiliza como fuente de nutrientes. El exceso de microorganismos se desprende de los discos debido a las fuerzas cortantes originadas por la rotación de éstos al pasar por el agua. Los microorganismos desprendidos se mantienen en suspensión en el líquido, salen del tanque con el agua tratada y se dirigen hacia el sedimentador secundario, donde son separados de ésta.
Lagunas de Estabilización:
Se conoce con este término a cualquier laguna, estanque o grupo de ellas, destinado a llevar a cabo un tratamiento biológico. Existen diversos tipos de lagunas dependiendo de sus características y pueden ser:
Desinfección:
Cuando se descargan aguas residuales crudas o tratadas en cuerpos que van a utilizarse, o que pueden ser utilizados como fuentes de abastecimiento público o para propósitos recreativos, se requiere de un tratamiento suplementario para destruir los elementos patógenos, a fin de que sean mínimos los peligros para la salud debido a la contaminación de dichas aguas, al tratamiento se le conoce como desinfección. Existen varios métodos de desinfección:
o Físicos: filtración, ebullición y rayos ultravioleta.
o Químicos: por la aplicación de cloro, bromo, ozono, iones de plata, Etc.

4. TRATAMIENTO TERCIARIO:
Es el grado de tratamiento necesario para alcanzar una calidad físico-química-biológica adecuada para el uso al que se destinará el agua residual tratada, o sea que son procesos por los cuales se le da un pulimento al agua de acuerdo al rehuso que se le pretenda dar. Para el uso de la aguas municipales, generalmente no se utiliza el tratamiento terciario, a menos que el rehuso de las aguas tenga alguna aplicación en la industria y en algunos casos en protección de acuíferos.






ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
La preocupación por el deterioro de los recursos hídricos y el tratamiento de las aguas residuales no es nueva en América Latina. Durante la primera mitad de este siglo se trató de emular la tecnología de los países desarrollados, pero ésta no funcionó bien. Se construyeron plantas de tratamiento primario (sedimentación) y secundario (tratamiento biológico con filtros o Iodos activados). La mayoría operaron sólo por períodos limitados y casi nunca se llevó acabo la cloración de los efluentes. El manejo de los Iodos se hizo en una forma poco cuidadosa y con mucha frecuencia fueron descargados los mismos en los cuerpos de agua que se quería proteger. Muchas plantas de tratamiento terminaron por abandonarse y esta mala experiencia ha impedido la construcción de nuevas plantas de tratamiento de aguas residuales de una manera sistemática. Se ha tratado de repetir la introducción del tratamiento de las aguas servidas de tipo convencional. En algunos casos se logran construir las obras, pero casi nunca se logra que éstas funcionen de una manera eficiente y sobre todo continua por falta de operación y mantenimiento. No existe una cultura de tratamiento de las aguas residuales y menos aún el deseo de pagar por el sostenimiento de este servicio.
Es preocupante el deterioro progresivo de los recursos hídricos y el fracaso en el medio de las tecnologías que los países desarrollados han utilizado para resolver este problema. Si el fracaso se debe a razones sociales y económicas la alternativa que queda, es el uso de tecnologías apropiadas. Pero ello obliga a cambiar el enfoque del problema; ya no se puede pensar en tratar y desinfectar las aguas (sistema convencional) y resolver de una vez los problemas ecológicos y de salud, como lo hacen los países desarrollados. Se debe pensar primero en resolver los problemas de patógenos (es decir, el problema de salud), reteniendo las aguas en estanques llamados lagunas de estabilización o estanques con lirio u otras plantas acuáticas.
Como las lagunas de estabilización demandan extensiones muy grandes no siempre se dispone del terreno necesario. Una posibilidad es combinar el uso de lagunas facultativas con lagunas anaeróbicas o con reactores anaeróbicos de flujo ascendente (RA.FA). Los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales, debido a su reducido período de retención hidráulico, son poco eficientes en la remoción de elementos patógenos, por lo que para garantizar una adecuada calidad en el efluente deben complementarse con la aplicación de un tratamiento de desinfección, lo que provoca que los costos de operación de este tipo de sistemas sean sumamente altos