Clasec 8 Aguas Residuales

7/24/2019 Clasec 8 Aguas Residuales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

ESCUELA PROFESIONAL: Ingeniera Mecnica

Curso : INGENIERIA AMBIENTAL

SEGUNDA UNIDAD

SEGUNDA CLASE CLASE :AGUAS RESIDUALES-PROBLEMTICA-TRATAMIENTO

-Docente : Ing Luis Caldern RodrguezCorreo :[email protected]


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Recoleccin de las aguas residuales.

Los sistemas de recoleccin de aguas residuales van des

aquellos convencionales por gravedad hasta los qoperan a presin o a vaco. Estos sistemas transportanresiduos lquidos desde la zona en que se genera hastapunto donde se realiza su tratamiento. La eleccinsistema ms apropiado depender nicamente depropiedades y caractersticas propias de la comunidservida.


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CLASIFICACIN DE AGUAS RESIDUALES

Aguas residuales domsticas.

Aguas residuales pecuarias.

Aguas residuales de origen agrcola.

Aguas residuales industriales.


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Manejo de aguas residuales.

Caractersticas de las aguas residuales: fsicas, qumicas y by su relacin con la salud. Tratamiento de las aguas residuapreeliminar, primario y secundario. Tratamientos para lapurificacin del agua de consumo humano. Parmetros de de calidad. Los vertidos industriales. Clasificacin de los reindustriales lquidos. Caractersticas de los vertidos de las i

agroalimentarias. Sistema de tratamientos de efluentes.


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Contaminacin

inducir condic ion es en el medio, (materias oformas de energa) directa o indirectamente, queimplique alteracin de su c al idaden relacin conusos poster ioreso con func in eco lgica


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Parmetros

color

slidos en suspensin (SS) olor

sabor

temperatura

conductividad elctrica (CE)

pH

oxgeno disuelto (OD)

demanda biolgica de oxgeno (DBO)

demanda qumica de oxgeno (DQO)

Biolgicos


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OD-DBO- DQO

OD es la cantidad de oxgeno que est disuelta en el agy que es esencial para la vida.

D.B.O representa la cantidad de oxgeno necesaria parabiodegradar (por microorganismos) las materias orgniccontenidas en el agua.

D.Q.O. mide la cantidad de materia orgnica e inorgnicsusceptible de ser oxidada por medios qumicos en unamuestra lquida.


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Lmites tolerable

pH 6,5-9,5

T < 45

Conductividad < 1000 uS/cm

OD > 2 mg/l

DBO5 < 50 ppm mgO2/l

Coliformes totales NMP/100 ml < 1000

Coliformes fecales NMP/100 ml < 100


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Aguas Superf

poseen composicin fsico-qumica variable, dependiendo degeolgicos, geogrficos, climticos y biolgicos (las aguas mariposeen una composicin bastante homognea de los elementomayoritarios cloruro, sodio, sulfato, etc.).

en el seno de las aguas superficiales, se desarrollan y viven, u

nmero de organismos que dependen del medio para su exist


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Aguas Subterrneas

se encuentran en las capas interiores de la Tierra, constituyeacuferas que afloran por fuentes o manantiales, o bien son exmedio de pozos.

las caractersticas fsico-qumicas de las mismas son cdependiendo fundamentalmente de la naturaleza de las

atraviesan y en general no contienen materia viva.


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Criterios de Tratamiento

tratamiento a travs de procedimientos qumico-industriales (plantas tratamiento)

tecnologa blanda (procesos: naturales,evaporacin, filtracin, etc)


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tipos de tratamiento

preliminares

primarios

secundarios

terciarios


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primarios

(eliminan por procedimientosfis-qu y biolgicos slidos suspendidos)

tanques de sedimentacin

filtracin (mecnica, filtros de arena)

tratamientos qumicos (intermedios entre

primarios y secundarios, pero econmicos)


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secundarios

(procesos biolgicos)

lecho bacteriano

org. presentes: protozoarios, bacterias, algas, hongos

lodos activados. Oxidacin rpida de MO por aireacin,

org. presentes: protozoarios, bacterias aerobias y anaerobias

(pseudomonas, bacillus, etc), algas, hongos

lagunas anaerobias: estanque de 1,8 a 3m. El tiempo de residedepende del clima y vara de 2 a 30 das.

lagunas aerobias: estanque 0,5 a 1m lagunas facultativas: generalmente funcionan en lagunas en

cadena. Su problema son los olores.


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terciarios

modificaciones a las aguas tratadas previamente, antes

de su vertido en cursos de agua.

son usadas en contaminacin bacteriolgica y

microbiana y ciertas sales minerales que permanecen

luego de otros tratamientos

Mtodos: filtrado sobre arena; clorinacin (previamente

saber el destino del efluente); ozonizacin; carbn activo

en tiempo de retencin de 5 a 30 min. (plaguicidas organoclora

ehidrocarburos)


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1. Caractersticas de las AguasResiduales


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Fuentes de las aguas residuales

Agua residual domstica:

Zonas residenciales

Zonas comerciales

Zonas institucionales

Centros recreativos

Agua residual no domstica

Industrias

Infiltraciones y conexiones erradas


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Caractersticas Fsicas

Slidos totales(T=105C)

Voltilesorgnico

Fijosinorgnico

Suspendidosretenido

Disueltofiltrado

Filtracin (0.45 micras)Temperatura (T 550C)


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Color

Causado por slidos suspendidos (aparente), material coloidal y susolucin (verdadero).

Fuentes de color: infiltracin, aportes por conexiones erradas, desindustriales, y descomposicin de compuestos orgnicos.

Caf claro, gris claro, gris oscuro o negro.


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Olor:

Agua residual fresca: olor inofensivo

Generadores de olores: indol, eskatol, mercaptanos, sulfuro de hid

Mtodos de medicin: mtodos sensoriales e instrumentales.


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Nombre delcompuesto

Frmula qumica Pesomolecular

Volatilidad a25CPpm (v/v)

Umbral dedeteccin deolor

ppb (v/v)

Umbral dereconocimiento de olor

ppb (v/v)

Carcter palabradescriptiva

olorCompuestos con azufre

Methylmercaptan

CH3SH 48 Gas 0.5 1.0 rotten cabb

Hydrogensulfide

H2S 34 Gas 0.5 4.7 rotten eggs

SulfurDioxide

SO2 64 Gas 2700 4400 pungent, ir

Compuestos con Nitrgeno

Ammonia NH3 17 Gas 17000 37000 pungent, ir

Indole C6H4(CH)2NH 117 360 0.1 fecal, naus

Trimethylamine

(CH3)3N 59 Gas 0.4 pungent, fi

Skatole C9H9N 131 200 1.0 50 fecal,nauseantin

Otros compuestos

Acetaldehyde CH3CHO 44 Gas 67.0 210 pungent, fr

Ozone O3 48 Gas 500 pungent, ir

Chlorine Cl2 71 Gas 80 310 pungent,suffocating

Principales compuestos olorosos


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Conductividad

Capacidad de una solucin para conducir la corrienteelctrica.

Indicador de la concentracin de slidos disueltos totales


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Caractersticas Qumicas

Constituyentes orgnicos Protenas

Grasas y aceites

Carbohidratos

Constituyentes inorgnicos

Elementos individuales (Ca, Cl, Fe, Cr, Zn, etc.)

Compuestos (NO3, SO4)


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pH:

Intervalo existencia vida biolgica: 5 - 9

Parmetros importante para el tratamiento

Medicin: pH metro


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Nitrgeno:

Nutriente esencial - eutrofizacin

En aguas residuales: nitrgeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrorgnico.

Nitrgeno amoniacal:

Ion amonio: pH9.3

Medicin: mtodos colorimtricos, titulacin, electrodos


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Alcalinidad:

Neutralizar cidos

Presencia de hidrxidos, carbonatos y bicarbonatos

En sistemas anaerobios o de nitrificacin amortigua cidos


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Otros constituyentes inorgnicos:

Azufre:

Ion sulfato en aguas de abastecimiento y residuales Sulfatos se reducen biolgicamente a sulfuros

Metales

Todos los organismos los requieren.

Medicin: absorcin atmica, plasma acoplado por induccin ocolorimetra.

Clases de metales: disueltos, suspendidos, totales, extractables ecido (en solucin, cido mineral en caliente).


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Constituyentes orgnicos agregados:

Materia orgnica en las AR: protenas (40 - 60%), carbohidratos (2grasas y aceites (8 - 12%). Urea (mayor constituyente de la orina)

Anlisis: caracterizar AR, eficiencias STAR, comportamiento fuentereceptores.

Mtodos: DBO5, DQO, COT.


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Demanda Bioqumica de Oxgeno:

Si hay suficiente oxgeno disponible, la descomposicin ddesecho continua hasta que se ha consumido.

Tres actividades ocurren:

Oxidacin: desecho oxidacin a productos finales, generan energ

Sntesis: desecho a tejido celular usando la energa liberada

Respiracin endgena: cuando se acaba la MO, las nuevas celulaconsumen su propio tejido celular para obtener energa.


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Demanda Bioqumica de Oxgeno

Desechos orgnicos : COHNS

Tejido celular: C5

H7

NO2

.

Reacciones qumicas:

Oxidacin

COHNS + O2 + bacterias CO2 + H2O + NH3 + energa

Sntesis

COHNS + O2 + bacterias + energa C5H7NO2 Respiracin endgena

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3


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Demanda Bioqumica de Oxgeno

Oxidacin Carbono orgnico: DBOltima

Prueba estndar:

Botella de DBO (300 ml)

Agua saturada con oxgeno y nutrientes

Medir [O2] inicial (D1), incubar a 20C por 5 das y medir final (D2).

DBO (mg/L) = (D1 - D2) / P

P es la fraccin de agua residual contenida en la muestra


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Demanda Qumica de Oxgeno

Medir material orgnico de las AR, susceptible de ser oxidad

qumicamente. Se oxidan sustancias orgnicas difciles de oxidar biolgicamente (

Hay sustancias inorgnicas que se oxidan

Algunas sustancias pueden ser txicas para los microorganismos.

Se realiza en 3 horas.


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DBO5 / DQO

DBO5/DQO entre 0.3 y 0.8 = ARD.

DBO5/DQO > 0.5, tratamiento biolgico

DBO5/DQO < 0.3 constituyentes txicos y/o aclimatacin.


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Grasas y aceites

Liquidos a T ambiente: aceites

Slidos a T ambiente: grasas

Esteres compuestos de cidos grasos, alcohol y glicerol.


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Tensoactivos:

Agentes de actividad superficial

Molculas orgnicas grandes compuestas de un grupo hidroflico yhidrofbico.

En AR provienen de descargas de detergentes, lavanderas industr

Causan aparicin de espumas

Medicin: cambio de color de una muestra estndar de azul de m SAAM - Sustancias Activas al Azul de Metileno


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Caractersticas Biolgicas

Importancia: enfermedades, descomposicin y estabilizaci

Microorganismos presentes en Aguas superficiales y subterr

Bacterias, hongos, algas, protozoos, plantas y animales vivos, virus

Clasificacin: eucariotas, eubacterias y arqueobacterias.

Eucariotas : ncleo recubierto, varias molc. de ADN. Procariotas (arqueobacterias).


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Fuente de carbono: hetertrofos (requieren carbonoorgnico) y auttrofos (carbono celular se deriva del CO2)

Requerimientos de oxgeno: aerobios obligados, anaerobfacultativos, anaerobios aerotolerantes y anaerobiosobligados.

Requerimientos ambientales:

por T: psicroflicas (-10 - 20C), mesoflicas (10 - 50C), termofli(40 - 70C) e hipertermoflicas (70 - 95C)

pH ptimo para crecimiento bacterial: 6.5 - 7.5


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Uso de microorganismos indicadores: Se emplean los organismos coliformes (fcil identificacin y presencia abun

Siempre presentes en el tracto intestinal; c/persona evacua entre 100.000 millones de bacteria coliformes por da.

Indicador de posible presencia de organismos patgenos.

No son efectivos para indicar presencia de virus y protozoos.

Se est analizando el uso de bacterifagos como indicador de virus entricpueden infectar clulas procaritas).


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Microorganismos patgenos: Bacterias, parsitos

(protozoos y helmintos) y virus

Mtodos de conteo: conteo directo, cultivo de placafiltro de membrana, fermentacin en tubos mltiple


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2. Prevencin de la

contaminacin


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Prevencin de la Contaminacin

Objetivo:

Reducir el uso de agua potable

Minimizar la generacin de aguas residuales

Programa P2 recomendado:

Reduccin en el flujo de agua y aguas residuales

Reciclado Recuperacin de subproductos

Reuso


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Planeacin del Programa P2

Paso 1: Evaluacin de toda la planta: (cmo se usa el agua, g

de AR) Incluye revisin registros histricos, muestreos y anlisis de laboratorio, id

fuentes de suministro y descargas).

Paso 2: Areas potenciales para conservar, reciclar y reutiliza Incluir aguas de uso sanitario, proceso productivo, otros


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Factores a tener en cuenta:

Identificar posibles fuentes

Determinar los requisitos de calidad para el agua.

Comparar los requisitos de calidad del agua con los valores actualo que podran obtenerse mediante algn tipo de tratamiento.

Estimar los flujos de aguas residuales producidas y requeridasvolmenes a ser almacenados.

Analizar las objeciones de los usuarios en relacin con el uso de ag

reciclada. Realizar estimaciones de costos actuales del agua y del agua residu

tratada y costos previstos.


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Paso 3: Definir las metas de reduccin de agua de suministro

residual. Metas: especficas, cuantificables, asignables, realistas y tiempo ne

para alcanzarlas.

Ejm: reducir el consumo de agua en (rea) en (%) para (fecha)

Paso 4: Poner en marcha el programa (ojo flexible, monitore

Tcnicas para reducir las AR dentro de


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la planta

Objetivo: minimizacin de uso de agua.

Areas relacionadas:

Capacitacin de personal

Modificacin y/o cambios operacionales en proceso productivo.

Minimizacin de uso de agua en servicios sanitarios, mediantes dipara restringir el flujo y dispositivos de cierre automtico.


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Capacitacin de personal

- Promover la concientizacin del personal respecto a la necesidad

consumo- Establecer metas cuantificables para dicha reduccin.

- Capacitar al personal en las diversas tcnicas de reduccin del agumtodos de minimizacin.

- Vigilar el avance del programa (grficos mensuales de consumolos objetivos del programa si se observa necesario


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En el proceso productivo

Modificaciones en el proceso:

Cambios en el equipo, por ejemplo: Usar enjuagues de roco a alta presin en lugar de tanques de inmersin.

Sistemas de enfriamiento con aire en lugar de agua.

Reemplazar la torre de enfriamiento por sistema de enfriamiento a base de

Ponderar costo vs beneficio.


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En el proceso productivo

Cambios en las operaciones:

Mejorar operaciones de limpieza del equipo: Dispositivos mecnicos de limpieza, limpieza en seco, cortina de aire, enjua

contracorriente.

Maximizar la vida efectiva del agua de produccin:

enjuague a contracorriente, medicin de conductividad.

Optimizacin del consumo:

Evitar sellos defectuosos en tubos y equipos, equipos de control automticde flujo, cubiertas, control de nivel del agua.


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En servicios sanitarios

Uso de dispositivos y sistemas para reducir el consum

Fuentes de generacin de aguas residuales: lavadorabebederos, duchas, grifos, inodoros.

Tcnicas para reciclar AR no tratada


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Reciclado de aguas residuales industriales

Depende de los requisitos del proceso que recibe las agua

Purga de torres de enfriamiento para lavado.

Agua de enfriamiento de 1 uso (sin contacto) paraintercambiador de calor y almacenamiento paraenfriamiento sin contacto.

Reciclado de aguas de uso sanitario:

Agua residual gris (agua de lavado de duchas, lavadoras

ropa o vajillas) para inodoros o riego.

Recuperacin de Subproductos


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Objeto: regular la descarga de contaminantes

Criterios de seleccin: Comparar el valor del subproducto recuperado con el costo derivado de su

de la materia prima equivalente.

Tecnologa de recuperacin disponible y apropiada.

Demanda del producto garantizada.

Produccin mnima garantizada

Efecto sobre la lnea de produccin

Tabla 36-6


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Tecnologas para la recuperacin

Evaporacin (e.g. Solventes en forma de vapor)

Ultrafiltracin (e.g. Recuperacin de pesticidas)

Biotecnologa (e.g. Formacin de metano)

Extraccin de solventes (dos fases lquidas no miscibles, e.gsolubles)

Precipitacin selectiva (de iones por control de pH)


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Reutilizacin del agua residual

Criterios: calidad requerida, tecnologa disponible

Irrigacin agrcola: cultivos o viveros Irrigacin de jardines: parques, patios, cementerios.

Reutilizacin en la industria: aguas para sistemas deenfriamiento, de proceso.

Usos recreativos/ambientales: recarga de lagos, acuif

Usos urbanos: proteccin contra incendios, inodoros


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.Mtodos de tratamieno de las

Aguas Residuales


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Mtodos de tratamiento

Clasificacin:

Operaciones fsicas unitarias: floculacin, sedimentacin, flotacintamizado.

Procesos qumicos unitarios: Precipitacin, adsorcin y desinfecci

Procesos biolgicos unitarios: mtodos donde la remocin se realila actividad biolgica. Se usan principalmente para remocin consorgnicos biodegradables y nutrientes.

Aplicacin de las operaciones y

procesos unitarios


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Constituyente Operacin unitaria, proceso unitario o sistema de tratamiento

Slidos suspendidos Sedimentacin, filtracin, adicin de polmeros qumicos,coagulacin/sedimentacin, procesos naturales (humedales artificiales,tratamiento en el suelo)

Compuestos

orgnicosbiodegradables

Lodos activados, filtros de lecho empacado, lagunas de estabilizacin, pro

naturales, reactores de pelcula adherida (filtros percoladores, contactoresbiolgicos rotatorios), sistemas fsico-qumicos.

Patgenos Cloracin, Radiacin UV, procesos naturales, Ozonacin.

Nitrgeno Nitrificacin/denitrificacin (procesos biolgicos de pelcula adherida, en

suspensin), procesos naturales

Fsforo Remocin biolgica, adicin de sales metlicas, coagulacin concal/sedimentacin, procesos naturales

Metales pesados Precipitacin qumica, procesos naturales

Eficiencias tpicas de tratamiento ( )


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Unidad de tratamiento DBO DQO SSTSedimentacin primaria 30-40 30-40 50-65

Lodos activados

convencionales

80-95 80-95 80-90

Filtros percoladores 65-80 60-80 60-85

Sistemas anaerobios 65-80 60-80 60-70

Lagunas deestabilizacin

-

Anaerobias-

Facultativas

- Aerobias

50 70

80-90

80-95

--

-

20-6060-75

85-95

4.

Casos de soluciones


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de saneamiento

Planta de Tratamiento Los Andes - Chile

Poblacin Proyectada : 74.860 hab.

Caudales de diseo : Qmed. 234 L/s; Qmx. 448 L/s

Ao de previsin : 2020

Lodos Activados

.

Casos de soluciones


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Lodos Activados Digestin Anaerbica

Empresa Sanitaria : Aguas Andinas

Regin : Regin Metropolitana Chile

Poblacin Atendida : 3.200.000 habitantes

Caudal Diseo : 11.440 L/s

Caudal Tratado : 7 931 L/s

Planta de Lodos Activados La Farfana

de saneamiento

.

Casos de soluciones


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Empresa Sanitaria : Aguas Nuevo Sur

Regin : Sptima

de saneamientoPlanta Tratamiento A. Potable La Mochita Concepcin

.

Casos de soluciones


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Planta de Tratamiento de A.S. Molina Lontue

Empresa Sanitaria : Aguas Nuevo Sur, Sptima Regi

Poblacin Equivalente : 107.672 hab.

Caudal Medio : 212 L/s

Carga Media : 3 769 Kg/da

de saneamiento

.

Casos de soluciones


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Planta de Tratamiento de A.S. Linares

Empresa Sanitaria : Aguas Nuevo Sur, Sptima Regi

Poblacin Equivalente : 137.800 hab.

Caudal Medio : 623 L/s

Carga Media : 4 823 Kg/da

de saneamiento

.

Casos de soluciones


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Emisarios Submarinos

Localidad: Lota (VIII Regin), Longitud:1527 metros, Dimetro: 560 mm,

Material: PEAD

Localidad: Tocopilla (II Regin),

Longitud: 1200 metros, Dimetro: 500

mm, Material: PEAD

Localidad: Litoral Sur

El Quisco , Longitud: 2100 metros,

Dimetro: 450 mm, Material: PEAD

El Tabo , Longitud: 1250 metros,Dimetro: 450 mm, Material: PEAD

San Antonio, Longitud: 1400 metros,

Dimetro: 1000 mm, Material: PEAD

de saneamiento

5.

Reflexiones finales


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Recuperacin de playas

Reduccin de enfermedades

infecciosasImpulso al turismo

Cuidado de recursos naturales

Calidad de aguas adecuada

para usos de recreacin,

explotacin de productos del

mar, etc.

Reflexiones finales


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Recuperacin de ros, lagos y

cursos naturales

Metas ambientales aptas paraexportar productos

Mejor calidad de vida en un

ambiente libre de

contaminacin.

6 PROCESO DE OSMOSIS INVERSA


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6. PROCESO DE OSMOSIS INVERSA

Osmosis

Osmosis Inversa


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SISTEMAS DE OSMOSIS INVERSA


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SISTEMAS DE OSMOSIS INVERSA


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PRETRATAMIENTO EN OSMOSIS INVERSA


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Pretratamiento incluye desinfeccin, coagulacin, acidificacin,filtracin, decloracin, control sales poco solubles ymicrofiltracin.

Desinfeccin: Hipoclorito de sodio.

Clarificacin: Tcnicas convencionales de filtracin. Cadafabricante especifica el mximo nivel de turbiedad o IDS (ndicde ensuciamiento de membranas).

Decloracin: Necesario en el caso de membranas de poliamida qno admiten cloro ni ningn oxidante. Se utiliza bisulfito sdico filtros de carbn activado.


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