Norma Pdvsa Mdp 09 Ef 03

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

SECCION AMBIENTAL

�1994

MDP–09–EF–03 SISTEMAS DE CONTROL DE EFLUENTES

APROBADA

JUN.97 JUN.97

TRATAMIENTO DE EFLUENTES

JUN.97 R.P.0 49 L.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

��

REVISION FECHA


SISTEMAS DE CONTROL DE EFLUENTESJUN.970

PDVSA MDP–09–EF–03

Página 1

��

.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 SISTEMAS DE CONTROL DE EFLUENTES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Remoción primaria de aceite 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Tratamientos secundarios 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Lodos activados 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Tratamientos terciarios 27. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/ambiente/indice_ambiente.htm

REVISION FECHA




Página 2

��


1 OBJETIVOEl objetivo de este capítulo es presentar los sistemas de control de efluentes enrefinerías en lo que respecta a los efluentes aceitosos.

2 ALCANCEEn este capítulo se presenta la información básica teórica, producto de revisionesbibliográficas de los procesos y tecnologías de remoción de aceite libre (API yseparador de placas) y emulsionado (DAF e IAF), así como tratamientos biológicospara la separación de materia orgánica disuelta (lagunas de estabilización,lagunas aeradas y lodos activados). Otras tecnologías, son señaladas comoreferenciales.

3 REFERENCIASCordonnier, J. Berné, F. “Industrial Water Treatment”. Edition Technip, París, 1995.

Eckenfelder, W. “Principles of Water Quality Management”. CBI PublishingCompany, Boston, 1979.

Vandermeulen , J. Hudrey, S. “Oil in Fresh Water”. New York, Pergamon Press,1987.

Metcalf and Eddy “Wastewater Engineering: Treatment/Disposal/Reuse” McGraw– Hill. 1972.

Muñoz, A. “Depuración de Aguas Residuales”, Graficas Rogar, Madrid 1992.

INOS. “Normas para la elaboración de proyectos de Sistemas de Tratamiento deAguas Servidas” 1976.

WPCF. “Wastewater Treatment Plant Design” 1977.

Gaudy and Gaudy “Microbiology for Environmental Engineers” Mc Graw–Hill. 1980

Winkler A. Michael “Tratamiento biológico de Aguas de Desecho” Limusa–Noriega 1994.

Parker W. Homer “Wastewater Systems Engineering” Prentice– Hall. 1975.

4 SISTEMAS DE CONTROL DE EFLUENTESLos procesos de remoción de contaminantes de los efluentes líquidos de refineríaincluyen tres etapas, a saber:

1. Remoción primaria de aceite

2. Tratamientos secundarios

3. Tratamientos terciarios

Otros procesos complementarios requeridos se refieren al tratamiento ydisposición de lodos.




REVISION FECHA




Página 3

��


Una esquema simplificado es presentado en la Figura No. 1.

4.1 Remoción primaria de aceiteLos procesos disponibles para el control de corrientes aceitosas tienen susaplicaciones y limitaciones en función de la concentración y estado del mismo enel efluente.

4.1.1 Remoción de aceite libre

El objeto de esta primera fase de tratamiento es permitir la remoción de aceite librey sólidos en suspensión, tales como, arena, arcillas, gravas finas y otros, sin laadición de sustancias químicas, así como, facilitar el funcionamiento de lasunidades posteriores por los efectos de compensación de flujo y regulación de lasconcentraciones de hidrocarburos presentes en el efluente a ser tratado.

En promedio se aceptan concentraciones de hidrocarburos de 50 a 200 mg/l, ydependiendo de la unidad seleccionada el diámetro del glóbulo de aceite (d) puedevariar entre 0.0060 cm < d < 0.015 cm.

La separación de aceite libre puede ser llevada a cabo mediante dosprocedimientos, a saber:

– Separadores de gravedad: en los cuales las gotas de aceite se elevan haciaarriba con una velocidad definida por su gravedad específica.

– Gravedad artificial: centrífugas y ciclones.El principio de separación de gravedad está basado en la diferencia de densidadentre el agua y el aceite insoluble. Bajo flujo laminar, Re < 800, la velocidad deascenso de una gota de aceite (Vt) puede ser calculada por la siguiente ecuaciónbasada en la Ley de Stokes:

Vt= g d2(Pw–Po) / 18η

Donde:

g = aceleración de gravedad

Pw = Densidad del agua

Po = Densidad del aceite

d = diámetro de la gota

η = viscosidad dinámica del aceite




REVISION FECHA




Página 4

��


Los dos tipos más importantes de separadores de gravedad son:

– Separadores convencionales tipo API (longitudinales) y separadores circulares.– Separadores de placa . En esta clasificación se incluyen los separadores de

placas paralelas, PPI, los separadores de placas corrugadas, CPI.– Separadores APIEl diseño estándar de los separadores rectangulares API se inició en el año 1948y estuvo a cargo de Engineering Experiment Station de la Universidad deWisconsin.

Su función es la de separar el aceite libre proveniente de efluentes de refineríaprincipalmente. En términos del tamaño del glóbulo de aceite , la remoción se basaen aquellos con diámetros de 0.015 cm., por lo cual el funcionamiento de estasunidades depende de la naturaleza del aceite, características del flujo, diseño ytamaño de la unidad. Pueden ofrecer eficiencias altas en el orden de un 75% omás.

Los separadores API consisten de estanques rectangulares multicanales, loscuales disponen de una zona de entrada, una zona de separación aceite / aguay una zona de salida. Ver las Figuras No. 2, 3 y 4.

1. Zona de entrada

La zona de entrada comprende un canal de pre–separación que cumple lasfunciones de: a) reducción de velocidad del flujo entrante por la tubería deacceso y b) remoción de material flotante (sólidos y aceites).Al final del canal se incorpora un mecanismo de remoción de sólidosflotantes que pueden interferir aguas abajo de la unidad (barras espaciadasde 2, 5 a 5 cm e inclinadas entre 45 y 60°), un desnatador para remoción deaceite libre y una pantalla de retención localizada generalmente a 15 cm deldesnatador.Generalmente, el canal de pre–separación está cubierto para minimizar laspérdidas por evaporación. Las velocidades recomendadas para estasección son de 10 pie/min. a 20 pie/min. (0.05 – 0.10 m/seg.). Estasvelocidades, por ser tan bajas, permiten el asentamiento de sólidossedimentables, por lo que esta sección debe contar con un mecanismo oestructura que permita remover los mismos. Los tiempos de retenciónsatisfactorios en esta sección oscilan entre 1 y 2 min.Así mismo, dicha zona contempla el ingreso del efluente al estanque deseparación, el cual se hace a través de un número de compuertas de fondopor cada canal y posteriormente una pantalla de distribución con ranurasverticales a fin de garantizar que el flujo entrante a la zona de separaciónpropiamente dicha, lo haga de forma distribuida. Dichas ranuras deberíanofrecer un área en el orden del 3 al 7% de la sección transversal de la unidady estar espaciadas lo más cercano posible .




REVISION FECHA




Página 5

��


2. Zona de separación

La zona de separación básicamente está conformada por los canales deseparación (estructuras rectangulares dimensionadas de acuerdo a ciertoscriterios), los cuales disponen de las tolvas de recolección de lodos, eldesnatador y la pantalla de retención.Las tolvas de recolección de lodos consisten en pirámides invertidas conpendientes internas de 45°, las cuales se ubican inmediatamente a la entradade la unidad. En estas se recolectan principalmente los sólidossedimentables, los cuales son arrastrados desde cualquier punto de lalongitud del canal mediante el mecanismo de remoción. Estas tolvas estánconectadas a tuberías que conducen este lodo hasta una tanquilla de lodos,desde donde serán posteriormente bombeados.Por otra parte, el aceite es continuamente removido mediante un mecanismodesnatador, de los cuales se encuentran varios modelos. Dichosmecanismos, requieren de ciertas velocidades de rotación y sumergenciaóptimas.Para garantizar la retención del aceite en esta zona, la unidad deberá serprovista de una pantalla con un máximo de sumergencia de 55% de laprofundidad del agua. Esta pantalla se ubicará al extremo de la unidad (antesde la zona de salida) y con una separación aproximada de 1 pie delmecanismo del desnatador.

3. Zona de salida

La zona de salida se refiere al vertedero de pared localizado después de lapantalla de retención de aceite, a una distancia de 2 pie (0.61 m) de la misma.El agua fluye por arriba para un canal que distribuirá ésta a otras unidadesen caso de ser requerido.

– Separadores de placas– Separador de placas paralelas (P.P.I.)

Este separador de placas paralelas comúnmente llamado PPI (Paralell PlateInterceptor), fue desarrollado posteriormente a la aparición del separador API,con la intención de minimizar las deficiencias que éste presentaba, en cuantoa requerimiento de espacio,costo de construcción, peligro de incendio, olores,etc. En cierta literatura, se le conoce como separador Lamella, prototipodesarrollado en Suecia.

Presentado por el grupo SHELL Co. a finales de los años cincuenta, fueutilizado en las refinerías, en la solución de problemas de efluentes líquidos deprocesos con contenido de aceites y sólidos, disposición de agua de desechode industrias procesadoras de metales y la misma filosofía se aplica enprocesos de clarificación en el tratamiento de agua.

La primera versión del PPI se logró, acortando la trayectoria de la gota de aceiteen un separador API. Para ello se introdujo una serie de láminas paralelas en




REVISION FECHA




Página 6

��


el sentido longitudinal o del flujo, de tal manera que vista la unidad en seccióntransversal, tenían una inclinación de 45° (formando una “V”).

De esta manera, se consiguió que la lámina de aceite se desplazara desde elfondo, hasta la parte superior en donde era capturada en una canaleta central,mientras que, los sedimentos se movían de la mitad hasta depositarse en elfondo para ser removidos. El agua tratada, se recogía en un vertedero.

El incremento en el área transversal útil, y la posibilidad de tener mas área deseparación en un mismo volumen, hicieron a este separador más pequeño quesu equivalente API.

Aproximadamente diez años de experiencia condujeron a mejorar ésteseparador, para dar paso al Corrugated Plate Interceptor (CPI), tambiénllamado Tilted Plate Interceptor (TPI).

El PPI se basa en el mismo principio de sedimentación de alta tasa, pero laseparación del aceite se produce mediante flotación.

Con la introducción de las placas paralelas en los separadores, se logra ademásde incrementar la capacidad de separación, dividir la velocidad ascencionaltantas veces, como número de placas existan.

Por consiguiente, al pasar un caudal mas pequeño a través de cada separación,el régimen de flujo en los separadores PPI, es del tipo laminar, por lo que aplicala ley de Stokes. Esta característica es la ideal para la técnica de separaciónpor gravedad, por lo que le dió una gran ventaja a estos separadores, conrespecto a su equivalente API.

– Separador CPIAunque se obtuvieron beneficios con el separador original PPI, ésto no fuesuficiente.

Inicialmente presentaba dificultades en cuanto a construcción, dado que lossistemas de drenaje de los tanques de concreto, requerían cálculos muyprecisos fuesen las unidades superficiales o construidas bajo la superficie. Porotra parte, las placas eran de acero lo que trajo como consecuencia problemasde corrosión y presencia de asperezas o rugosidades indeseables. Con estosantecedentes, los investigadores decidieron trabajar en el logro de una unidadmás pequeña que el prototipo, sólo que introduciendo algunas modificacionesal mismo.

Primero se le dió un grado de inclinación de 45° a las placas paralelas paraobligar al agua conteniendo aceite, a viajar en contracorriente al flujo y los lodosdescender en el mismo sentido del agua. El material de las placas fue cambiadopor un material corrugado y plástico.

Con estas modificaciones se superaron las expectativas. Particularmente elmaterial plástico le dio la suficiente rigidez para permitir disminuir la separaciónentre placas, dando como resultado un separador pequeño, liviano y fácil demodificar.




REVISION FECHA




Página 7

��


Por otro lado, las gotas de aceite fluyendo hacia arriba y el lodo hacia abajo delas placas corrugadas, eran protegidas contra la aceleración y movimiento dela masa de agua. La recolección del aceite se hacía al final del separador.

Este prototipo derivó en el separador CPI (Corrugated Plate Interceptor),llamado también TPI (Tilted Plate Interceptor) o separador de flujo transversal.Ver Figura No. 5.

Aplica lo mismo que para los separadores PPI originales, por lo que trabaja enflujo laminar y se utiliza la ley de Stokes. En este caso, se logran mejoreseficiencias al obtenerse distancias menores entre las placas. La formulaciónpara el diseño de estas unidades (PPI, CPI, TPI), es la misma, lo que difiere esel diámetro de las partículas y el Número de Reynolds para cada caso.

Las unidades de separación por placas paralelas, están disponibles enensamblajes compactos, los cuales pueden especificarse en metal, plástico ytambién pueden construirse en concreto.

Se debe tener en cuenta en el diseño de los separadores por gravedad, lacondición de entrada al mismo, para favorecer la coalescencia. Por lo que hayque evitar en lo posible, las contracciones de las tuberías y colocación deválvulas aguas arriba del separador.

El ancho del canal de entrada es variable y deberá ser diseñado de acuerdo alas características fisicoquímicas de la entrada. En ciertos casos, se utilizarádicho canal como un pre–separador.

El agua puede ingresar a la unidad tanto por la parte superior como la parteinferior de la misma. También existen diseños de flujo transversal.

Los diseños originales contaban con un vertedero en la zona de entrada,sustituyéndose posteriormente por pantalla, minimizándose así los gradientesde velocidad y obteniéndose una óptima distribución de flujo.

Las placas son de un material resistente a la corrosión, bien sea, de resinasreforzadas de fibra de vidrio, polipropileno, PVC o materiales termoplásticos yde metal como acero al carbón, acero galvanizado o acero inoxidable. Vanorientadas con un ángulo de 45° (CPI) a 60° (otros modelos comerciales)respecto a la horizontal. La separación entre las placas es de 2 a 5 cm.

Los sólidos sedimentables son retenidos en las tolvas de fondo con pendientesinternas de 45° a 60°. La descarga del lodo acumulado dependerá del volumenproducido diariamente y el volumen de almacenamiento de las tolvas.

Por otra parte, el aceite separado se desplaza hacia arriba y se concentra enla parte superior de cada placa. Cuando alcanza el final del paquete de placases recolectado en un canal conduciéndose a la interfase aceite–agua. Y esremovido por un vertedero.

Cuando se presenten problemas de olores o de viento que levante arenas quepuedan producir corrosión, puede instalarse una cubierta liviana.




REVISION FECHA




Página 8

��


4.1.2 Remoción de aceite emulsionado y sólidos en suspensión

Esta se refiere a la remoción de materia en estado coloidal, bien sea de aceite enemulsión mecánica o química o sólidos en suspensión, mediante el uso desustancias químicas coagulantes. El proceso se lleva a cabo en unidades defloculación y separadores de gravedad. Los principales procesos asociados son:

1. Floculación–Flotación

2. Floculación–Sedimentación

3. Filtración en arena

Floculación–Flotación

La flotación se refiere al proceso de separación de aceite y sólidos presentes enel efluente por medio de burbujas de aire que aceleran el ascenso. Estas burbujasse adhieren a las partículas en suspensión y producen una disminución de ladensidad aparente del conjunto burbuja–partícula hasta un punto menor que la delagua. La diferencia de densidades origina un impulso ascencional que hace quelas partículas se acumulen en la superficie.

A fin de mejorar el proceso se hace uso de sustancias químicas, tales como,coagulantes y otras, las cuales se adicionan previamente en una cámara defloculación.

Estos procesos por lo general se llevan a cabo después del proceso preliminar deseparación de aceites.

Dentro de esta categoría se encuentran los equipos de flotación, floculación ysedimentación y filtración.

Los principios de operación del proceso de flotación dependen del métodoempleado para producir las pequeñas burbujas de aire o gas requeridas.

Las burbujas de gas son generadas por:

– Descompresión de una corriente de agua presurizada con aire o gas disuelto.– Por aire o gas dispersado mecánicamente o hidráulicamente.

Los tipos mas importantes de tecnologías son la Flotación por Aire Disuelto(DAF) y Flotación por Aire Inducido (IAF). Cabe destacar que dichos procesosse facilitan mediante la adición de sustancias químicas coagulantes, por lo queen varias referencias se clasifican como procesos fisicoquímicos.

– Flotación por Aire Disuelto (DAF)

Los esquemas convencionales de DAF son la flotación mediante presurizacióntotal del efluente, la flotación parcial del efluente y la flotación con presurizacióndel reciclo.




REVISION FECHA




Página 9

��


El agua a ser tratada se sobresatura de aire a una presión entre 40 a 60 psigen un tanque de presurización durante un período de 2 a 3 min.

Esta corriente entra a la cámara de flotación a presión atmosférica a través deun sistema de distribución. El aire disuelto es expandido en forma de pequeñasburbujas (40 a 100 µm de tamaño) las cuales se adhieren a las partículas desólidos en suspensión o glóbulos de aceite emulsionados conduciéndolos a lasuperficie de la cámara.

A pesar de que el proceso de presurización de la recirculación, implica untanque de flotación de mayor superficie (ya que se debe considerar el caudalde entrada mas el caudal de reciclo) el sistema ofrece mayores ventajas sobrelos otros métodos, dado que en los restantes métodos la presurización delefluente pueden afectar la eficiencia del tratamiento. Adicionalmente, resultamas versátil su aplicación cuando se realiza tratamiento fisicoquímico del aceiteemulsionado ya que se reduce la cantidad de emulsión que puede formarse porla bomba de presurización. Ver Figura No. 6.

Otras ventajas respecto a los otros esquemas son las siguientes:

– Se requiere de una bomba de menor capacidad para la presurización, lo cualconlleva a menores costos de inversión y operación.

– Se requiere de un control simple de bombeo para manejar las fluctuaciones delliquido. Es decir la bomba podrá ser ajustada a flujo constante.

Los diseños de la cámara de flotación pueden ser rectangulares o circulares, yconstruirse preferiblemente en acero al carbón (opcional el uso de aceroinoxidable) o concreto.

En los diseños rectangulares, el efluente entra a la cámara de flotación biensea por tubería perforada o platos perforados, mientras que en los diseñoscirculares lo hace mediante una tubería central, la cual también es usada parasoportar el desnatador y barrelodos.

Generalmente las cámaras circulares son diseñadas para profundidadestotales de 7 a 13.8 pie (2.1 m a 4.2 m), mientras que las rectangularesnormalmente se diseñan para una profundidad total de la cámara de 7 a 10 pie(2.1 m a 3.5 m).

Usualmente, se puede disponer del aire de servicio de las refinerías para laoperación de estas unidades y puede ser alimentado en la línea de descargade la bomba de presurización a través de difusores. Los equipos deben contarcon reguladores de presión, manómetros y rotámetros para la medición delvolumen de aire requerido. Así mismo, debe contar con válvulas de alivio. Otrosdiseños contemplan la incorporación de aire en la succión de la bomba, por eluso de un venturi, el cual a su vez está conectado del lado de la descarga dela bomba. Este esquema elimina el uso de compresores a alta presión.




REVISION FECHA




Página 10

��


Respecto a la dosificación de productos químicos, pueden ser añadidosdirectamente en la línea contando con un mezclador estático o a través de unacámara de floculación.

Las cámaras de flotación cuentan con una pantalla en la zona de salida parafacilitar la separación. Una vez separada la espuma a través del desnatador,ésta se almacena temporalmente en unas tolvas anexadas a la unidad para suposterior conducción al sistema de deshidratación de lodos. Los lodos de fondotambién son removidos de la unidad mediante un mecanismo empleado paratal fin.

Usualmente, si una unidad de flotación es colocada a continuación de unseparador por gravedad, se podría suprimir el equipo de barrido de fondo. Sinembargo, es recomendable para este caso un diseño de la cámara conpendiente de fondo.

– Flotación por Aire Inducido (IAF)Los sistemas por flotación por Aire Inducido se pueden dividir de acuerdo alsistema de inducción del aire y/o gas, ya que en algunos modelos este aire ogas es inducido por equipos mecánicos, y en el segundo modelo el sistema esmas simple, ya que el aire o gas es inducido hidráulicamente por un sistema deeductores.

Las unidades IAF de sistemas de aire inducido por rotores consisten enunidades compactas de cuatro compartimientos divididos por pantallas,equipados con un mecanismo rotor de auto aeración impulsado por un motor.Cuando se usa gas en el sistema las unidades deben ser completamentetapadas, mas esta condición no es necesaria cuando se trabaja con aire. VerFigura No. 7 y la Figura No. 8 muestra una perspectiva.

Al girar el rotor, de alto calibre, el agua es forzada a pasar por un difusor,creándose un vacío en la columna de alimentación y se produce la mezcla delaire con el agua. Como la mezcla gas/agua se transporta a través del difusora alta velocidad, se crea una fuerza produciendo que el aire o gas formenburbujas en un orden de 0.5 a 2 mm.

Las partículas de sólidos suspendidos y los glóbulos de aceite son elevadosa la superficie en donde forman una espuma que es removida por desnatadoresde paletas en cada celda. La unidad dispone de dos desnatadores por cadacelda ubicados lateralmente. El aceite separado es finalmente conducido a lascanaletas laterales para su posterior drenaje. En otros diseños, la espumavierte en un canal de recolección por cada celda.

El efluente atraviesa cada compartimiento (desde el primero hasta el último) porla parte inferior de la pantalla, con un tiempo de retención de 4 min. (1 min. porcompartimiento).

El gas (metano o nitrógeno), es utilizado en lugar de aire en un gran número deinstalaciones a fin de minimizar la corrosión y ataque microbiano.




REVISION FECHA




Página 11

��


Los diseños son compactos y rectangulares con profundidades totales de launidad hasta 11.5 pie (3.5 m). Los tanques usualmente se construyen en aceroal carbón (opcional el uso de acero inoxidable), mientras que para las partesinternas si es recomendable construirlas de materiales como acero inoxidableo poliuretano, resistentes a las temperaturas y corrosión.

Los sistemas de aire inducido hidráulicamente disponen de un eductor, el cualconsiste de una boquilla por donde se hace circular agua a presión, creándosecondiciones de vacío, lo cual permite incorporar el gas a la corriente. El aguaque se hace pasar por dicha boquilla en la practica es una recirculación delefluente ya tratado.

Normalmente los equipos de inducción de las unidades IAF son patentesespecíficas.

Floculación – Sedimentación

Se entiende por Floculación – Sedimentación al proceso por el cual las partículasde diversos tamaños se aglutinan en pequeñas masas con peso especificosuperior al del agua llamadas flóculos y luego se remueven de la fase líquidamediante la acción de la gravedad. En tratamiento de efluentes de refinería seutiliza para la remoción de aceite emulsionado, los cuales contienen comúnmente:

� Concentraciones de 30 a 150 mg/l de hidrocarburos emulsionados� Materia suspendida o coloidal� Metales suspendidos o disueltos� Otros.

La Figura No. 9 presenta la separación entre partículas en solución, coloides, ypartículas en suspensión.

Físicamente estos procesos y/o operaciones unitarias para flujo continuo seconducen en unidades diferentes.

Previo a la floculación, se debe producir la desestabilización de las partículas y/ode la emulsión, lo cual se denomina coagulación.

– Coagulación – FloculaciónLa coagulación comienza en el mismo momento en que se agregan loscoagulantes (sales metálicas o polielectrolitos) al agua y dura solamentefracciones de segundo, produciéndose una serie de reacciones físicas yquímicas entre los coagulantes, la superficie de las partículas, la alcalinidad delagua y el agua misma.

La floculación es el fenómeno por el cual las partículas ya desestabilizadaschocan unas con otras para formar coágulos mayores.

Los mecanismos que pueden actuar en cada uno de los procesos se puedenresumir en la Tabla No. 1.




REVISION FECHA




Página 12

��


TABLA 1. MECANISMOS QUE INTERVIENEN EN LOS PROCESOS DECOAGULACION–FLOCULACION

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Proceso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Mecanismo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1. Desestabilización departículas(coagulación)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Adsorción–NeutralizaciónPuente químicosobresaturación

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2. Transporte de partículas(floculación)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

OrtocinéticoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Creado en el líquido por elgradiente de velocidad


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Pericinético ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Por movimiento browniano

Por sedimentación

Fuente: Arboleda, J. “Teoría y práctica de la purificación del agua”, Colombia , 1991.

El proceso de coagulación–floculación es afectado por una serie de factores, talescomo:

1. Concentración de sustancias orgánicas e inorgánicas en el agua

La concentración de sustancias orgánicas e inorgánicas es determinante enla facilidad de obtener una buena floculación. Si la concentración es bajaserá mas difícil obtener coagulación satisfactoria a cuando es alta.

2. pH

El valor del pH, al igual que la alcalinidad del agua, influyen en el proceso decoagulación de forma importante, de acuerdo al tipo de coagulante que seuse.

3. Dosis de coagulantes

Los coagulantes son aquellos productos que se adicionan al agua paradesestabilizar los coloides. Pueden ser sales de aluminio, tales como, elsulfato de aluminio, el cloruro de aluminio, el sulfato de aluminio amoniacaly otras como sales de hierro y polielectrolitos, que de acuerdo a la naturalezadel agua a tratar aplicarán los catiónicos o aniónicos.Las dosis son específicas para cada efluente a tratar y deben sercomprobadas mediante ensayos de laboratorio (pruebas de jarro), a fin dedeterminar la dosis óptima. Se ha comprobado que dosis por encima de laóptima desestabilizan los coloides. Si se continúa adicionando coagulantees posible promover de nuevo el fenómeno de coagulación, sin embargo, elconsumo se incrementa sensiblemente.

4. Gradientes de Velocidad en la mezcla rápida (coagulación) y mezcla lenta(floculación)

El gradiente de velocidad entre distintas secciones del fluido es el quepromueve el contacto entre los grumos en formación, y viene dado por lasiguiente expresión:




REVISION FECHA




Página 13

��


G = (P / (V x η))1/2

Donde:

P : Potencia disipada en Kg m2 s–3

V : Volumen del floculador en m3

η : viscosidad dinámica del líquido en Kg / m x s

El valor de la potencia disipada depende de la geometría del tanque, del agitadory de la velocidad de rotación de éste último.

– Tipos de Coaguladores – Floculadores

Los Coaguladores – Floculadores se clasifican de acuerdo a la energía queproduce la agitación del agua, la cual puede ser de origen mecánico o hidráulico.

En las unidades mecánicas, el flujo de agua se hace circular por tanquesprovistos de agitadores, accionados mediante energía eléctrica yconvenientemente compartimentalizados para evitar la formación de espaciosmuertos y cortocircuitos. Dichas unidades pueden variar dependiendo de laposición del eje y del tipo de agitador utilizado. En el primer caso, se tienenunidades horizontales y verticales, y en el segundo caso, coaguladores ofloculadores de paletas y turbinas.

En las unidades hidráulicas, para lograr los gradiente hidráulicos requeridospara el proceso, la energía necesaria se mide a través de la perdida de cargao carga hidráulica disipada. Dichas unidades se clasifican en unidades de flujohorizontal y floculadores de flujo vertical. La Tabla No 2. presenta un resumende las características de los Coaguladores y Floculadores.




REVISION FECHA




Página 14

��


TABLA 2. CARACTERISTICAS MAS IMPORTANTES DE LOS COAGULADORES YFLOCULADORES

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ClasificaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Características más importantesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Coaguladores

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

MecánicosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agitadores deturbina

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Son más eficientes respecto a otro tipode mezcladores.La potencia aplicada al agua dependedel volumen y forma de la cámara.Se clasifican por el tipo de movimientoproducido en turbinas de flujo axial yde flujo radial.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agitadores dePropela

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

La potencia aplicada al agua dependedel volumen y forma de la cámara.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

HidráulicosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Retromezcladores

Mezcladoresestáticos

Canaletas Parshall

Vertederos(rectangulares ytriangulares)

Difusores

Inyectores

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Aplican cuando se dispone desuficiente energía cinética en laentrada.

Se insertan directamente en línea.Son muy eficientes.Generan altas pérdidas de carga.

La turbulencia que produce la mezclaes debida a un resalto hidráulico.

La turbulencia que produce la mezclaes debida a un resalto hidráulico

La coagulación se puede hacerdirectamente en la tubería de entradao en las unidades antes descritasmediante tuberías perforadas (diam.3 mm).Se requiere alta velocidad delcoagulante.Deben preverse facilidades para lalimpieza o rápida sustitución deldifusor.

La coagulación se puede hacerdirectamente en la tubería de entrada.

Se produce la turbulencia mediante lainyección de un número de chorroscuya velocidad es por lo menos cincoveces la velocidad del flujo cubriendoun área de por lo menos 80% de lasección del tubo.




REVISION FECHA




Página 15

��


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ClasificaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Características más importantesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

FloculadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

MecánicosRotatorios

MecánicosReciprocantes

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Paletas de ejevertical

Paletas de ejehorizontal

Floculadores deturbina

Floculadoresreciprocantes

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Operación cuidadosa.Demandan mantenimiento constante.Baja velocidad de rotación.

Deben disponer de cadenas detransmisión y pozo seco para losmotores.Operación cuidadosa.Demandan mantenimiento constante.Baja velocidad de rotación.

Alta velocidad de rotación. Son máscompactos y de menor costo.

Cuentan con sistemas oscilantes(rejas o cintas).

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Hidráulicos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Floculadores depantallas de flujohorizontal

Floculadores depantallas de flujovertical

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Recomendable para aguas de calidadconstante.Son confiables en su operación, dadoque no requieren energía.

Tienen problemas de limpieza por laproximidad de las pantallas.No son aconsejables para caudalesmayores de 100 l/s.

Dado que la coagulación se lleva a cabo en segundos, las unidades son diseñadaspara 1 a 2 min. de tiempo de retención, con gradientes de velocidad que puedenoscilar en un rango de 300 a 2000 s–1 de acuerdo al tipo de unidad, mientras quepara el caso de los floculadores el tiempo de retención pude variar de 10 a 30 min.con gradientes de velocidad entre 20 a 100 s–1, dependiendo del tipo de unidad.Las Figuras No. 10 y 11 presentan los tipos de Coaguladores y Floculadores.

– Sedimentación

La sedimentación es una operación unitaria que se utiliza para removerpartículas en suspensión de la fase líquida mediante la acción de la gravedad.Dicha separación puede ocurrir mediante diversos tipos de sedimentación, asaber:

1) sedimentación de partículas discretas, 2) sedimentación con floculación oagregación de partículas y 3) sedimentación de flujo ascencional y manto delodos. Para el caso de los efluentes de refinería, en la etapa de remoción decrudo emulsionado y partículas coloidales y en suspensión, aplica lasedimentación de Tipo 2: con floculación.




REVISION FECHA




Página 16

��


Existen varios modelos de sedimentadores, rectangulares, circulares, de placasinclinadas.

En un sedimentador rectangular se distinguen básicamente cuatro zonasidentificadas en la Figura No. 12, a saber:

a. Zona de entrada

b. Zona de sedimentación

c. Zona de lodos

d. Zona de salida

Zona de entrada

La zona de entrada en un sedimentador es una estructura que debe ser bienproyectada a fin de evitar cortocircuitos en la unidad, y además:

– Garantizar una distribución uniforme del agua en toda el área transversal– Disipar la energía que trae el agua de la unidad de floculación– Evitar altas velocidades que puedan resuspender el lodo que sedimente.

Esto se hace a través de pantallas ranuradas con velocidades no superiores a 15cm/seg.

Zona de sedimentación

Un sedimentador ideal se diseña para una remoción del 100% de partículas quetengan una determinada velocidad de sedimentación crítica Vsc o mayor, tal comose señala en la Figura No.12. Son las que entrando en la posición “a” (extremosuperior del tanque ) caen en la posición “b” ( extremo inferior del tanque).

Dado que en las suspensiones de partículas de diferentes tamaños, se tienendiversas velocidades de sedimentación, todas las partículas con velocidades desedimentación mayores a Vsc serán removidas independientemente de laprofundidad a la cual entran en el sedimentador y aquéllas con velocidades desedimentación menores a Vsc serán removidas en la proporción Vs/Vsc. Por estarazón, la tasa de desbordamiento Vsc se convierte en un parámetro de diseñoimportante. Usualmente, se emplean valores de Vsc entre 25 a 60 m/m/díapara sedimentadores rectangulares y circulares convencionales.

De acuerdo a los volúmenes de lodo y caudal de entrada que se manejen, la unidaddeberá estar provista de unidades barrelodos.

Zona de lodos

Se debe controlar la velocidad del agua en la unidad, a fin de impedir laresuspensión de las partículas asentadas. Generalmente las velocidades dearrastre pueden variar entre 0.5 cm/s y 3 cm/s.




REVISION FECHA




Página 17

��


La unidad deberá contar con tolvas de fondo para la extracción de los lodos. Lasmismas deberán ubicarse inmediatamente después de la zona de entrada, encaso de que la unidad cuente con barrelodos.

Si la unidad es circular la tolva estará en la zona central de la unidad.

Zona de salida

La zona de salida se refiere al vertedero de pared o vertederos lateraleslocalizados en el extremo de salida de la unidad. El agua fluye por arriba para uncanal que distribuirá ésta a otras unidades en caso de ser requerido.

En las unidades circulares el vertedero será ubicado en el perímetro de la unidad.

La Figura No. 13 presenta un esquema simplificado de un sedimentador.

4.2 Tratamientos secundarios

Mediante el tratamiento secundario se logra la reducción substancial del contenidode materia orgánica soluble y materia coloidal que no es retenido en el tratamientoprimario.

El tratamiento secundario, también llamado tratamiento biológico, debe estarprecedido del tratamiento preliminar y del primario para garantizar la remoción desólidos gruesos y sustancias aceitosas, así como de sólidos orgánicossedimentables.

En este tipo de proceso se emplean cultivos (microorganismos), para llevar a cabola descomposición u oxidación de la materia orgánica, que en presencia deoxígeno se les conoce como procesos aeróbicos y en ausencia del mismo, sedenominan procesos anaeróbicos.

Las aguas residuales contienen componentes que estimulan el crecimiento deciertos microorganismos (el papel principal en estos sistemas es ejercido por lasbacterias heterótrofas, aunque se utiliza la acción de las autótrofas en lanitrificación, por ejemplo), así como otros que agotan el oxígeno cuando sondescargados a cualquier cuerpo receptor. Estos componentes contienen materiaorgánica, materia inorgánica, así como material soluble e insoluble, por lo que lacaracterización del agua residual es una consideración importante, al momento dela selección del proceso y su correspondiente diseño.

Los componentes orgánicos están compuestos por materiales carbonáceos, quese determinan a través de tres pruebas: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO),Demanda Química de Oxígeno (COD), Carbón Orgánico Total (COT).Normalmente estas pruebas se correlacionan y son de gran ayuda en laevaluación de la eficiencia de la planta. La Tabla No. 3, muestra la correlacióntípica de estos parámetros en aguas residuales para ciertas industrias.




REVISION FECHA




Página 18

��


TABLA 3. DEMANDA DE OXIGENO Y CARBON ORGANICO DE AGUAS RESIDUALESDE CIERTAS INDUSTRIAS


Tipo de Desecho ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DBO5(mg/l)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

COD(mg/l)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

TOC (mg/l)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DBO5/TOCÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

COD/TOC


Química (a) ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

4,260ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

640 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

6.65ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Química(a) ÁÁÁÁÁÁÁÁ






Química (a) ÁÁÁÁÁÁÁÁ



420ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


6.40ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁQuímica

ÁÁÁÁÁÁÁÁ–

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ576

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ122

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ–

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ4.72ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


QuímicaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

24,000ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

41,300ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.53ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

4.35


Refinería Química ÁÁÁÁÁÁÁÁ


580ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



3.62


Petroquímica ÁÁÁÁÁÁÁÁ






Química ÁÁÁÁÁÁÁÁ




1.47ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ







3.12ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁQuímica

ÁÁÁÁÁÁÁÁ8,000

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ17,500

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ5,800

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1.38



QuímicaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


78,000ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.34ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3.00



62,000ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


48,140 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.96









9,700ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Polímero de Nylon ÁÁÁÁÁÁÁÁ






PetroquímicaÁÁÁÁÁÁÁÁ





2.70ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁPolímero de Nylon

ÁÁÁÁÁÁÁÁ–

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ112,600

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ44,000

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ–



Proces. OlefinasÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

321ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

133ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

2.40


Proces. Butadieno ÁÁÁÁÁÁÁÁ





2.30








Goma Sintética ÁÁÁÁÁÁÁÁ





1.75

(a) Altas concentraciones de Sulfuros y Tiosulfatos.Fuente: Eckenfelder and Ford (1970) Benefield and Randall (1980)

Respecto a la composición típica en efluentes de refinerías se han presentadovalores relacionados de acuerdo al tipo de tecnología en la refinería ,tal como sepresentan en la Tabla No. 4.




REVISION FECHA




Página 19

��


TABLA 4. CARACTERISTICAS DEL AGUA RESIDUAL DE REFINERIAS DE PETROLEO


Caudal(gal/bbl)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DBO (lb/bbl)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fenol (lb/bbl) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sulfuro (lb/bbl)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tecnol.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PromedioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

RangoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


RangoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


RangoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PromedioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Rango

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

Vieja ÁÁÁÁÁÁÁÁ


170–374ÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.4 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.31–0.45ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



0.01 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.008

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

TípicaÁÁÁÁÁÁÁÁ


80–155 ÁÁÁÁÁÁÁÁ






0.0028

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

NuevaÁÁÁÁÁÁÁÁ


20–60 ÁÁÁÁÁÁÁÁ






0.0015

Fuente: Eckenfelder (1970), Benefield and Randall (1980)

Con respecto a los componentes inorgánicos, algunos sirven como nutrientes(nitrógeno y fósforo) y son esenciales en la formación de la biomasa. Tanto lamedición de alcalinidad, como de pH son esenciales para mantener el tratamientoen el rango mínimo óptimo de actividad microbiana.

En la oxidación de la materia orgánica biodegradable por parte de losmicroorganismos, se distinguen dos procesos durante los cuales se consume eloxígeno:

– Para la energía de los microorganismos y para sintetizar la materia viva– Para la autooxidación progresiva de la masa celular

Materias orgánicas + O2 + NH3

células nuevas + CO2 +H2O Células + O2

CO2 +HO2 + NH3

El crecimiento de las células bacterianas presenta diferentes fases con tasa decrecimiento diferentes, tal como se evidencia en la Figura No. 14.

La fase 1 se refiere a la fase latente donde los microorganismos se comienzan aaclimatar al medio, con índices de crecimiento escasamente positivos.

La fase 2 es una fase de crecimiento constante, denominada fase exponencial.Esta fase se usa en la práctica en algunos casos de aguas residuales industriales.

La fase 3 es una fase de disminución del crecimiento y la fase 4 es la fase decrecimiento nulo, mientras la fase 5 es una fase de decrecimiento, en la cual losmicroorganismos no son alimentados y una parte de ellos desaparece medianteautooxidación: fase de respiración endógena.

Los procesos biológicos mas importantes son las lagunas de oxidación, lagunasaireadas, lodos activados y lechos bacterianos.

En los lodos activados los microorganismos se encuentran en continuomovimiento, requiriéndose de la agitación mecánica o de aireación para conservar




REVISION FECHA




Página 20

��


los flóculos en suspensión. En los lechos bacterianos, los microorganismos seadhieren a los elementos de soporte, existiendo en éstos últimos formas de vidasuperiores, tales como gusanos e insectos.

El tratamiento biológico es usualmente seleccionado para la remoción de materiaorgánica carbonácea, pero de acuerdo a las características particulares delefluente puede tener como objetivo principal la remoción de nitrógeno, en la cualse reducirá indirectamente la materia carbonácea. El proceso para removernitrógeno contempla dos etapas. La primera de éstas, es la etapa de nitrificacióndel efluente, donde el nitrógeno orgánico y amoniacal se convierten a nitrato y lasegunda etapa o desnitrificación, es donde se reduce el nitrato a nitrógeno gas,bajo condiciones anóxicas.

Físicamente, los procesos biológicos utilizados para el tratamiento denitrificación–desnitrificación se pueden conducir por crecimiento aeróbicosuspendido (lodos activados) o crecimiento aeróbico adherido (filtrosbiopercoladores o biodiscos rotatorios) en la etapa de nitrificación y en la etapade desnitrificación por los procesos anaeróbicos de crecimiento suspendido y/oanaeróbico de crecimiento adherido (filtro anaeróbico).

4.2.1 Lagunas de estabilización

En las lagunas de estabilización, los contaminantes orgánicos del desecho van aser degradados por bacterias aeróbicas o anaeróbicas.

El oxígeno que desprenden las algas en el proceso de fotosíntesis, es usado porlas bacterias en la degradación de la materia orgánica, mientras que las algasconsumen parte de los nutrientes y CO2 que se desprende de esta degradación.

La población biológica presente en estos sistemas, es muy similar al sistema delos lodos activados, con excepción de las algas. Otras especies como rotíferos yprotozoarios están presentes y su función principal es la de contribuir en elpulimento del efluente. La presencia de estos organismos, depende de factorescomo la carga orgánica, grado de mezcla, nutrientes, pH, radiación solar ytemperatura. Ver Figuras No. 15 y 16.

Debido a la limitación (requerimiento de terreno) de diseño, estas lagunas sonnormalmente utilizadas cuando se desea obtener una remoción adicional,posterior al tratamiento convencional.

Se diseñan en forma paralela o en serie para el logro de objetivos específicos.Cuando se desea remover DBO y microorganismos, se diseñan en serie, mientrasque en paralelo, se consigue mejor distribución de los sólidos suspendidos

Las lagunas se pueden clasificar como:

– lagunas aeróbicas– lagunas anaeróbicas– lagunas facultativas




REVISION FECHA




Página 21

��


– lagunas aeradas aeróbicas.

Lagunas aeróbicas: llamadas frecuentemente lagunas de estabilización, son porlo general tanques o depósitos, excavados en el terreno o construidossuperficialmente, que se utilizan para el tratamiento de cualquier agua residualmediante descomposición biológica (bacterias y algas), de la materia orgánica.

Para que las condiciones aeróbicas de las lagunas de estabilización semantengan, es necesario que sean poco profundas (hasta 1.5 m), para propiciarla transferencia de oxígeno entre el aire y la superficie y la fotosíntesis de las algas.Con este tipo de lagunas, se logran eficiencias de remoción de DBO de (80– 95)%

Lagunas anaeróbicas: normalmente se utilizan para el tratamiento de efluentesindustriales con alto contenido de sólidos y desechos orgánicos. Estas lagunasson profundas (hasta 5.0 m), para mantener las condiciones anaeróbicas deldesecho que se deposita en el fondo y se estabiliza mediante la conversiónanaeróbica de los desechos orgánicos a CO, CH, ácidos orgánicos, tejido celulary otros gases.

Es el sistema que admite mayor carga de DBO por área y por día. La eficienciaen remoción de DBO está en el orden de (50–70)%, para operación normal y hasta85% para condiciones óptimas de trabajo.

Lagunas facultativas: llamadas lagunas aerobias–anerobias de estabilización.Aquí la estabilización del desecho se logra mediante la actividad de bacteriasaerobias–anaerobias, conocidas como bacterias facultativas.

Existen tres zonas bien definidas en estas lagunas: La zona aeróbica (superficial),en donde las bacterias aeróbicas y las algas viven en forma simbiótica, la zonaintermedia aeróbica–anaeróbica, en donde la descomposición de la materiaorgánica es llevada a cabo por las bacterias facultativas y la zona del fondo endonde los sólidos acumulados, son descompuestos por las bacterias anaeróbicas.

Se logran eficiencias de remoción de DBO entre (80–95)%, la profundidad varíaentre (1–3) m. El efluente de este sistema cuando opera en serie, es mas bajo encontenido de algas que si opera en paralelo, por lo que se logra mejor calidad encuanto a turbiedad y color.

Lagunas aeradas aeróbicas: Pueden ser aeradas aeróbicas o aeradasfacultativas. No dependen de la concentración de algas y radiación solar para lafuente de oxígeno. Para este tipo de lagunas, se utilizan equipos de aeración quetransfieran la mayor porción de oxígeno y a la vez se mantenga la mezcla. Laremoción de los sólidos suspendidos es una consideración importante, debido ala mezcla. Normalmente se utilizan en serie con lagunas aeróbicas. Se lograneficiencias de DBO entre (80–95)%, y la profundidad varía entre (2–5) m.

Un buen diseño de lagunas no solamente se basa en la determinación de lasdimensiones básicas de profundidad, longitud y ancho, dado que, por tratarse de




REVISION FECHA




Página 22

��


grandes movimientos de tierra, se deben optimizar la excavación y relleno, asícomo la impermeabilización, a fin de minimizar los costos.

Los dispositivos de entrada a las lagunas deberán ser sumergidos y múltiples deacuerdo al ancho de la laguna, es decir, para una laguna primaria se colocantuberías de entrada cada 25 m, (ver Figura No. 16), mientras que para lagunassecundarias dichas entradas se pueden hacer cada 35 m. Las tuberías de entradaen una laguna primaria se prolongan aproximadamente 15 m respecto al diquefrontal, mientras que en las lagunas secundarias o terciarias se permite colocarlasal pie del talud. Así mismo, se suelen colocar vertederos de entrada y salida quepermiten realizar la medición del flujo. Ver Figura No. 17.

Usualmente las salidas de las lagunas se hacen en base al número de terminalesde entrada.

Movimiento de tierra

Un suelo apropiado para la construcción de diques, debe ser apto para lacompactación y mantener la cohesión cuando es humedecido. En condicionesideales, el volumen excavado debería ser igual al volumen de relleno. Ver FiguraNo. 18.

Geometría de los diques

Las pendientes recomendadas para los taludes internos (lado húmedo) sonsuaves, más o menos 1 en la parte vertical a 3 en la horizontal (1:3). Esto se hacecon la finalidad de proteger el talud de la erosión causada por oleajes provocadospor el viento, que puedan producir erosión. Otras pendientes son recomendablesen suelos muy duros o que vayan a ser revestidos.

Para el lado externo del talud (lado seco) se recomiendan pendientes mas fuertes,tales como 1:1,5 o más empinadas.

La coronación del dique (berma) deberá de ser de 3.0 m de ancho como mínimo,a fin de poder transitar con vehículos por el área. En caso de que la instalaciónsea pequeña no se hace necesaria dicha condición. Ver la Figura No 19.

Revestimiento

De acuerdo a las condiciones locales (suelo poroso u otro) se requerirá de unaimpermeabilización del fondo y diques internos de las lagunas, a fin de inhibir laposible la contaminación de aguas subterráneas. La misma podrá hacersemediante membranas de polietileno o vinilo. También existe la posibilidad de hacerimpermeabilizaciones mediante la colocación de arcilla (de préstamo) en una capacompacta de aproximadamente 10 cm.

Para el caso de taludes con pendientes suaves (1:3), el revestimiento de estospuede hacerse por colocación de piedra picada, siempre y cuando se consiga abajo costo.




REVISION FECHA




Página 23

��


4.3 Lodos activadosEl sistema de lodos activados aparece por primera vez en Inglaterra (1914) yoriginalmente fue denominado de esta manera, porque implicaba la producción deuna masa activa de microorganismos, que era capaz de estabilizar por víaaeróbica, un agua residual.

En los primeros años de su aparición, el diseño y operación de los sistemas sellevaban a cabo sobre planteamientos empíricos, lo que los hacía difíciles deoperar, por lo que adquirieron una reputación de inestabilidad. Posteriormente, sefortaleció la parte de investigación con bases científicas, desarrollando modelosbasados en sistemas de mezcla total y formulaciones de cinética de primer orden,que hoy día conducen a una versatilidad que se adapta a un amplio rango detratamiento.

Este tratamiento biológico, es de uso muy común en efluentes de industriaspetroquímicas y refinerías, aunque las características de estos efluentespresentan un balance de nutrientes en algunos casos inapropiados. Para estoscasos, es necesario acelerar el proceso de formación de los lodos, mediantecultivos especialmente desarrollados en el laboratorio o en una planta piloto. Estotambién se puede lograr mediante la siembra de lodos procedentes de otrosprocesos o industrias, o si es posible, con la mezcla de los efluentes de origendoméstico de la población cercana para un tratamiento combinado.

El principio básico del proceso consiste en contactar el agua residual, con lapoblación microbiana en forma de suspensión floculenta, en un sistema aerado yagitado.

El sobrenadante de esta unidad pasa al sedimentador para la etapa de separación,en donde la masa microbiana sedimenta en forma de lodo. El efluente delsedimentador, es el agua ya tratada y debe estar virtualmente libre de lodos.

La mayor parte del lodo sedimentado es reciclado a la etapa de aeración, con lafinalidad de mantener la concentración de los lodos en el nivel necesario y queactúe como inoculador microbiano. La otra parte de los lodos se extrae para sudescarga y se conocen como lodos activados desechados o excedentes. Unesquema simplificado es presentado en la Figura. No. 20.

Los microorganismos deben permanecer en el sistema por un período de tiemposuficientemente largo, para permitir la reproducción y el crecimiento. Se controlanparámetros como la temperatura, pH y concentraciones de nutrientes, paragarantizar y optimizar el crecimiento. En este tipo de tratamiento se obtiene latransformación de la materia orgánica en nueva masa celular, dióxido de carbono,metano y otros compuestos orgánicos estables.




REVISION FECHA




Página 24

��


Factores que intervienen en el proceso

� Características del afluente

� Criterio de carga

� Requerimiento de oxígeno

� Producción de lodo

� Temperatura y pH

� Requerimiento de nutrientesEl estudio de cada uno de estos factores, redundará en la eficiencia del proceso.

– Características del afluente:Es necesario caracterizarlo, y tener presente el contenido de DBO, SS, asícomo determinar las variaciones de flujo, temperatura y pH.

– Criterio de carga:La relación F/M (alimento/microorganismo), definida como la carga de alimentoaplicada al proceso por unidad de biomasa en el tanque de aeración, por unidadde tiempo. Este parámetro afecta la eficiencia, la producción de lodo, elrequerimiento de oxígeno y la separación de lodos.

– Requerimiento de oxígeno:Es importante definir cuanto oxígeno requieren los microorganismos en cadacaso particular. Esto es válido para el diseño del equipo de aeración, queademás de asegurar una buena mezcla, debe mantener un residual deaproximadamente 2 mg/l de O2 en el tanque de aeración.

– Producción de lodo:Se debe estimar la cantidad de lodo producida en el tratamiento, antes dediseñar las instalaciones de disposición. Esto incluye además de la biomasaproducida como resultado de la remoción de materia orgánica, la cantidadestimada de sólidos suspendidos no biodegradables presentes en el aguaresidual.

– Temperatura y pH:La temperatura afecta la velocidad de oxidación, por lo que es determinante enla población microbiana (relación F/M), el requerimiento de O2. El pH se puedeajustar cuando es menor de 5.0 y mayor a 9.0. En aguas con alcalinidad bajaes necesario controlar el pH.

– Requerimiento de nutrientes:Para que la función sintética suceda, el agua residual debe contener unadecuado suplemento de los elementos que se encuentran en el materialcelular. Generalmente, este requerimiento se cumple con facilidad en aguas deorigen doméstico, no así en algunas industrias en donde hay déficit de nitrógenoy fósforo. Cuando esto se presenta, se deben agregar al tratamiento para




REVISION FECHA




Página 25

��


garantizar el funcionamiento de la planta. El requerimiento de nitrógeno yfósforo aceptable, basado en la DBO5 es el siguiente: DBO5/N/P guardan larelación 100:5:1.

Tanque de aeración

Es el componente más importante del sistema de lodos activados, en donde semezclan íntimamente el efluente del sedimentador primario, con el oxígeno. Laeficiencia del proceso depende de que se mantenga continuamente el suministrode oxígeno disuelto durante su permanencia en el reactor y los lodos semantengan en suspensión por medio de cualquier método de agitación. El tiempode aeración mas frecuente está entre 6 y 8 horas, aunque algunos de los procesosmodificados trabajan con tiempos menores, obteniéndose un efluente de calidadmenor.

El material de construcción normalmente es el concreto, aunque para plantascompactas también se utiliza el acero.

El requerimiento de aire depende de la carga de DBO, de la calidad de los lodosactivados, de la concentración de sólidos y de la eficiencia de remoción de DBOque se desee.

Los métodos mas comunes para la aeración son por aeración a presión o difusiónde aire y aeración mecánica. Cuando es por difusión, se distribuye el oxígeno abaja presión, por medio de sopladores, o tubos de repartición, hechos de materialporoso que reparten el aire en forma de burbujas.

Los sistemas de aeración mecánica pueden ser, tanto superficiales comosumergidos:

� de hélice con eje vertical� de rotor con eje vertical� de rotor con eje vertical y difusores� de rotor con eje horizontal� de discos montados en eje horizontal.

Sedimentador

El licor mezclado o efluente del tanque de aeración, pasa a esta unidad en dondese separa el crecimiento bacterial, sedimenta y es recirculado al tanque deaeración. El resultado es un efluente clarificado con una demanda bioquímica deoxígeno baja. Se diseñan tanto circulares como rectangulares, siendo estosúltimos de uso común y el material más utilizado para su construcción es elconcreto.

Se debe evitar la posibilidad de corto circuito, por lo que se recomienda lainstalación de deflectores y de orificios para disipar energía. Los dispositivos desalida o vertederos deben ser ajustables y construidos en acero.




REVISION FECHA




Página 26

��


Los recolectores de espuma, se instalan para recolectar y acumular la espuma quese forma en la superficie, cerca de los vertederos. Esta espuma puede ser enviadaal aerador o tratada junto con los lodos de exceso de la planta.

Con respecto a los equipos de recolección de lodos, los mismos se debenseleccionar, una vez realizadas las pruebas a escala piloto de los lodos.

Se recomienda la instalación de equipos de medición de caudal en la entrada delaerador o agua cruda, del sedimentador primario, en el retorno de lodos y para elsuministro de aire.

El sistema de recirculación de lodos se diseñará para que admita los gastosseñalados en la literatura (véase MDP–09–EF–05, Diseño Conceptual deTecnologías de Control de Efluentes, Tabla 8). Debe trabajar aún con el equipo debombeo mayor, fuera de servicio. Si se instalan eyectores de aire para larecirculación de lodo, se debe diseñar de tal manera que facilite la limpieza y lapuesta en marcha sea de inmediato.

4.3.1 Lechos bacterianos

Los lechos bacterianos son un sistema de tratamiento biológico en el que laoxidación se produce al hacer circular a través de un medio poroso, aire y aguaresidual. La circulación de aire se realiza de forma natural o forzada, generalmentea contracorriente del agua.

La materia orgánica y sustancias contaminantes del agua son degradadas en unapelícula biológica (de 3 mm de espesor máximo) compuesta por microorganismos,que se desarrollan alrededor de los elementos constitutivos. Cuando aumenta elespesor de la película y no llega oxígeno a la parte profunda de la misma, lapelícula se desprende por efectos de producción de gases (condición anaerobia)y en consecuencia se pierde la capacidad de adherencia al medio. La películadesprendida es arrastrada por el agua residual y conducida a un sedimentadorsecundario.

Lechos percoladores

El agua residual es alimentada a la unidad (bien sea rectangular o circular deacuerdo al tipo de distribuidor de entrada), atravesando el medio (cuyaprofundidad oscila entre 1,5 y 4 m, dependiendo del medio a utilizarse y si disponede recirculación) en un lapso de 20 a 60 min. El agua se recoge en la parte inferiorpor donde también se permite el paso del aire.

Biodiscos

El principio del proceso es el mismo con la diferencia que los elementos de soporteestán fijos, guardando distancias fijas entre los discos, y se sumergenparcialmente en las aguas residuales a tratar (40%). El desprendimiento de lapelícula se produce por efecto de la velocidad del agua durante la rotación. VerFigura No. 21.




REVISION FECHA




Página 27

��


4.4 Tratamientos terciariosCuando el efluente de un tratamiento secundario no cumple con los parámetrosde descarga para el cuerpo receptor, se deben considerar otros procesos deremoción de contaminantes para cualquier componente en específico. Ver FiguraNo. 22.

Dichos procesos pueden aplicar para la remoción de materia orgánica, color u olor,por medio de carbón activado, oxidación con ozono u otro tipo de oxidación por lavía química, tal como, por peróxido de hidrógeno en presencia de sulfato ferrosocomo catalizador.

Para la remoción de sales disueltas, dependiendo de la naturaleza yconcentración, así como la eficiencia de remoción deseada , se puede recurrir aprocesos tales como intercambio iónico, electrodiálisis u ósmosis inversa. Unesquema de este último es presentado en la Figura No. 22.




REVISION FECHA




Página 28

��


Fig 1. ETAPAS DE LOS PROCESOS DE CONTROL DE CONTAMINANTES ENEFLUENTES DE REFINERIAS

PERCOLADOR

PROCESO

APLICACIÓN

PRETRATAMIENTO

S=, FENOL, pH,

NH3, RSH

TRATAMIENTO PRIMARIO

ACEITE LIBRE,

SS

ACEITE EMULSIONADO,

SS,COLOIDES, SÓLIDOS

TRATAMIENTO SECUNDARIO

ORGANICOS DISUELTOS

TRATAMIENTO TERCIARIO

ORGÁNICOS DISUELTOS,

COLOR, SABOR, OLOR

INORGANICOS

DISUELTOS

SECADO DE LODOSDISPOSICIÓN

DE LODOS

LODOS GENERADOS

DESDE (2) y (4)

LODOS

DESHIDRATADOS

MISCELANEOS

DESECHOS SÓLIDOS,

LÍQUIDOS O

GASEOSOS

CORRIENTE

DE DESECHOS(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

SEPARACIÓN

GRAVITACIONAL

SEPARACIÓN

GRAVITACIONAL

DESCARGA DESCARGA

AGUA DE

LASTRE

COAGULACIÓN Y

DECANTACIÓN

DESPOJAMIENTO

CON VAPOR

DESPOJAMIENTO

CON GASES DE

COMBUSTIÓN

OXIDACIÓN

NEUTRALIZACIÓN

FLOTACIÓN

POR AIRE

COAGULACIÓN Y

DECANTACIÓN

FILTRACIÓN POR

ARENA

LODOS

LAGUNAS DE

OXIDACIÓN O DE

PULIMIENTO

LAGUNAS

AEREADAS

FILTROFRACCIONADOR

DE ESPUMA

CARBÓN

ACTIVADO

OXIDACIÓN

POR OZONO

INTERCAMBIO

IÓNICO

ELECTRO–

DIÁLISIS

HIDRATACIÓN DE LOS GASES

ULTRAFILTRACIÓN

LECHOS DE

SECADOS

FILTRACIÓN

AL VACÍO

ESPESAMIENTO

CENTRIFUGACIÓN

INCINERACIÓN

RELLENO

LAGUNA

COMBUSTIÓN

RECUPERACIÓN

CALENTAMIENTO,

COAGULACIÓN

CENTRIFUGACIÓN

COMPENSACIÓN

DE FLUJO

FILTRO MANGA

A TRATAMIENTO

PRIMARIO O

SECUNDARIO EN

PROCESOS DE REFINERÍA

DESECHOS

ACEITOSOS

AGUAS AGRIAS

SODA CAUSTICA

AGOTADA

ACTIVADOS

OSMOSIS

INVERSAPERCOLADOR

FUENTE: STANDAR RESEARCH INSTITUTE “WASTEWATER TREATMENT OF PETROCHEMICAL”, CALIFORNIA, 1972.




REVISION FECHA




Página 29

��


Fig 2. SEPARADOR API – PLANTA

FUENTE: AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE “MANUAL ON DISPOSAL REFINERY WATER”. 1968.




REVISION FECHA




Página 30

��


Fig 3. SECCIONES TIPICAS DEL SEPARADOR API

FLUJO

FLUJO

COMPUERTAS

NIVEL DEL LIQUIDO PARANATAS

SALIDA

DE LODOSTUBERIA DE SUCCION

CANAL RECOLECTOR DE LODOS DE FONDO

DESNATADORA

REJILLAS DE LA UNIDAD DE DESBASTE

BARRELODOS

NIVEL DEL LIQUIDO

ENTRADA

SECCION B–B

SECCION A–A

FUENTE: AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE “MANUAL ON DISPOSAL REFINERY WATER”. 1969.




REVISION FECHA




Página 31

��


Fig 4. PERSPECTIVA DE UN SEPARADOR API

FUENTE: TEXACO.”WATER POLUTION CONTROL MANUAL”,1972

NIVEL DEL AGUA

DESCARGACANAL DE

SALIDA

DE ENTRADADISTRIBUIDOR




REVISION FECHA




Página 32

��


Fig 5. ESQUEMA DE UN SEPARADOR DE PLACAS CORRUGADAS, CPI

FUENTE: TEXACO, “WATER POLUTION CONTROL MANUAL”, 1972.

GOTAS DE ACEITES CANAL PARA FLUJOENTRADA

SOLIDOS SEDIMENTABLES

DE ACEITESRECOLECTOR

DE AGUA SALIENDO DE LA UNIDAD

PLACAS




REVISION FECHA




Página 33

��


Fig 6. ESQUEMA DE UN SEPARADOR POR FLOTACION CON AIRE DISUELTO, DAF

DE LODOS

COMPRESOR

O SOPLADOR

BOMBA DE

RECICLO

TANQUE DE

DE AIRE

TANQUE DEL SEPARADOR

AIRE DIDUELTO

EFLUENTE

CAPA ACEITOSA

DEFLECTORSUPERFICIE DE LA

DESNATADORA

LODOS

SEDIMENTADOS

DE FLUJO

RECIRCULACION

DE FLUJO CON

AIRE DISUELTO

CAMARA DE MEZCLA

Y BOQUILLA

VALVULA DE

ALIVIO

RECOLECTOR

DE ACEITES

RECIRCULACION

POR FLOTACION CON

ALIMENTACION

SATURACION

FUENTE: TEXACO “WATER POLUTION CONTROL MANUAL”, 1972.




REVISION FECHA




Página 34

��


Fig 7. ESQUEMA DE UN SEPARADOR POR FLOTACION CON AIRE INDUCIDO

ENTRADA DE AIRE/GAS

MOTOR

ROTOR

DISPERSADOR

SKID PERMANENTES

CONDUCTODE SALIDA

DESNATADORA

FUENTE: MANUAL WEMCO




REVISION FECHA




Página 35

��


Fig 8. PERSPECTIVA DE UN EQUIPO DE FLOTACION POR AIRE INDUCIDO, IAF

FUENTE: MANUAL WEMCO




REVISION FECHA




Página 36

��


Fig 9. CLASIFICACION DE LAS PARTICULAS DE ACUERDO A SU TAMAÑO

Atomos y

moléculas

Coloides Partículas en suspensión

Micrones 10–3 10–2 10–1 1 10 10+2

(µ)




FUENTE:CEPIS, SERIE TECNICA 13, “TEORIA, DISEÑO Y CONTROL DE LOS PROCESOS DE CLARIFICACION DEL AGUA”

REVISION FECHA




Página 37

��


Fig 10. TIPOS DE COAGULADORES




REVISION FECHA




Página 38

��


Fig 11. TIPOS DE FLOCULADORES





REVISION FECHA




Página 39

��


Fig 12. ESQUEMA DE UN SEDIMENTADOR RECTANGULAR

zona de salidazona de sedimentaciónzona de entrada

B

HVsc

L

zona de lodosVh

b




REVISION FECHA




Página 40

��


Fig 13. ESQUEMA DE UN SEDIMENTADOR HORIZONTAL

Flo

cula

dor

Rebose

Canal de Agua Clarificada

Canaletasde Salida

Vertederode Rebose

Canal de AguaClarificada

Pendiente 5 %

Concentracionde Lodos

Canaletas de Salida

PLANTA

CORTE LONGITUDINAL





REVISION FECHA




Página 41

��


Fig 14. CURVA DE CRECIMIENTO DE UN CULTIVO BACTERIANO

Tiempo

Log.Crecimiento

2

34

5

1




REVISION FECHA




Página 42

��


Fig 15. ESQUEMA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES EN LAGUNAS DE OXIDACION

OXIGENO ALGAS

ORGANISMOSHETEROTROFOS

RADIACIONSOLAR

FUENTE: ELABORACION PROPIA (LEONOR MONTILVA)




REVISION FECHA




Página 43

��


Fig 16. PERSPECTIVA DE UNA LAGUNA DE OXIDACION





REVISION FECHA




Página 44

��


Fig 17. DETALLE DE UNA ESTRUCTURA DE ENTRADA, SALIDA O INTERCONEXIONEN LAGUNAS DE OXIDACION

FUENTE: CEPIS, “LAGUNAS DE ESTABILIZACION”, LIMA 1993.




REVISION FECHA




Página 45

��


Fig 18. BALANCE ENTRE RELLENO Y EXCAVACION

Relleno

Corte




REVISION FECHA




Página 46

��


Fig 19. GEOMETRIA DE LOS DIQUES

Pendiente: 1:3

3.00 m

Pendiente: 1: 1.5




REVISION FECHA




Página 47

��


Fig 20. ESQUEMA DE TRATAMIENTO BIOLOGICO POR LODOS ACTIVADOS





REVISION FECHA




Página 48

��


Fig 21. ESQUEMA DE TRATAMIENTO BIOLOGICO POR BIODISCOS

FUENTE: CHEVRON RESEARCH COMPANY




REVISION FECHA




Página 49

��


Fig 22. ESQUEMA DE OSMOSIS INVERSA

FUENTE: BRUNI COSIMO “TECNOLOGIAS DE SALINIZACION”, 1987.




Documents

Norma Pdvsa Mdp 09 Ef 03