Embed Size (px)
Citation preview
GESTIÓN Y OPERACIÓN DE
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES
GESTIÓN Y OPERACIÓN DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
TEMA 1. Introducción al Tratamiento de Aguas Residuales.
Introducción al Tratamiento de Aguas Residuales.
1. COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
1.4 Criterios para el análisis y selección de alternativas
Objetivos de una Planta de Tratamiento
Objetivo
Reutilización
Industrial
Agrícola
Saneamiento
Negocio
Municipal
Industrial
Municipal
En la elaboración de un Proyecto de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, existen seis etapas básicas para su elaboración:
Proyecto de una Planta de Tratamiento
1. Estudios básicos.
2. Ingeniería conceptual.
3. Ingeniería básica.
4. Ingeniería de detalle.
5. Construcción, montajes
e instalaciones.
6. Arranque del sistema de
tratamiento.
Estudios Básicos para una PTAR
• Período de vida útil.
• Caudal promedio, mínimo y máximo.
• Calidad del agua afluente promedio y máximos.
• Calidad requerida para el efluente.
• Climatología.
• Topografía.
• Geotecnia.
• Nivelación para interconexión con colector.
• Distancia a conexión CFE y capacidad disponible.
Químicas
Materia inorgánica
Materia orgánica
Gases
Metales pesados
Nutrientes
Grasas y aceites
Detergentes
Orgánicos sintéticos
Físicas
Biológicas
Sólidos
Olor
Temperatura
Densidad
Color
Turbiedad
pH
Bacterias
Protozoarios
Hongos
Virus
CARACTERÍSTICAS DE
LAS AGUAS RESIDUALES.
De acuerdo con los contaminantes orgánicos por remover sedetermina el tipo de tratamiento.
Esquema General de Descontaminación
SOLUBLES COLOIDALES SUSPENDIDOS
PROCESOS
BIOLÓGICOS:
-AEROBIOS
-ANAEROBIOS
ADSORCIÓN
OXIDACIÓN
QUÍMICA
COAGULACIÓN
SEDIMENTACIÓN
FLOTACIÓN
CRIBADO
De acuerdo con los contaminantes inorgánicos por remover sedetermina el tipo de tratamiento.
Esquema General de Descontaminación
SOLUBLES COLOIDALES SUSPENDIDOS
INTERCAMBIO
IÓNICO
ÓSMOSIS
INVERSA
PRECIPITACIÓN
QUÍMICA
COAGULACIÓN
SEDIMENTACIÓN
FLOTACIÓN
FILTRACIÓN
EVAPORACIÓN
CRIBADO
Existen varias clasificaciones para los métodos de tratamiento, una de las más aceptadas es por el tipo de parámetros a remover del agua:
Métodos de Tratamiento
Físicos
Químicos
Biológicos
Clasificación de métodos de tratamiento.
Físicos.- Los métodos de tratamiento en los quepredomina la acción de fuerzas físicas se conocencomo operaciones físicas unitarias.
El cribado, mezclado, floculación, sedimentación,flotación, trasferencia de gases y filtración sonoperaciones físicas unitarias típicas.
Químicos.- Los métodos de tratamiento en loscuales la eliminación o conversión de loscontaminantes se consigue con la adición deproductos químicos y/o por el desarrollo deciertas reacciones químicas, se conocen comoprocesos químicos.
Ejemplos de estos procesos son:
Coagulación, Precipitación, Adsorción, Oxidación,Intercambio Iónico.
Biológicos. – Los procesos de tratamiento en los quela eliminación de los contaminantes se lleva a cabogracias a la actividad biológica se conocen comoprocesos biológicos.
La principal aplicación de los procesos biológicos es laeliminación de sustancias orgánicas biodegradablespresentes en el agua residual, tanto coloidal como endisolución.
Niveles de
Tratamiento
Pretratamiento
Primario
Secundario
Terciario o
Avanzado
Eliminación de materia flotante
Desarenado
Homogeneización y almacenamiento
Separación de grasas y aceites
Neutralización
Sedimentación
Flotación
Tratamiento primario avanzado
Físicoquímicos
Biológicos
Coagulación química
Oxidación
Precipitación
Anaerobios
Aerobios
Medio fijo
Medio suspendido
Medio fijo
Medio suspendido
Coagulación
Adsorción
Intercambio iónico
Filtración
Nitrificación y Desnitrificación
Oxidación
Ósmosis Inversa
Desinfección
Cloración
Ozonación
Radiación ultavioleta
Otros
TRATAMIENTO PRELIMINAR .
Es la acción o conjunto de acciones que mejoran las
condiciones de operación, mantenimiento y proceso en
un sistema de tratamiento, protegiendo los equipos y los
procesos, así como reduciendo la cantidad de reactivos.
A continuación se describen los principales sistemas de
pretratamiento:
▪Cribado.
▪Tamizado.
▪Desarenado.
▪Igualación y homogeneización.
▪Ajuste de pH.
▪Desgrasado.
TRATAMIENTO PRIMARIO.
Es la acción o conjunto de acciones que mejoran la
calidad del agua por medio de la eliminación por
operaciones físicas de los sólidos suspendidos, de tal
manera que reducen la carga de contaminantes del
tratamiento secundario.
A continuación se enlistan los principales sistemas de
tratamiento primario:
▪Sedimentación.
▪Flotación.
▪Primario Avanzado.
TRATAMIENTO SECUNDARIO.
Es la acción o conjunto de operaciones físicas o
procesos químicos o biológicos que mejoran la calidad
del agua eliminando los principales contaminantes del
agua.
El tratamiento secundario puede conformarse por
procesos fisicoquímicos, químicos o biológicos.
Procesos Fisicoquímicos: Coagulación, Adsorción.
Procesos Químicos: Oxidación, Precipitación.
Procesos Biológicos: Aerobios, Anaerobios.
Clasificación de Métodos Biológicos
BIOLÓGICOS
ANAEROBIOS
AEROBIOS
MEDIO FIJO
MEDIO
SUSPENDIDO
FILTROS ANAEROBIOS
LECHO FLUIDIZADO
MEDIO FIJO
MEDIO
SUSPENDIDO
PROCESOS DE CONTACTO ANAEROBIOS
LAGUNAS ANAEROBIAS
PROCESO DE CONTACTO EN 2 ETAPAS
REACTOR DE FLUJO ASCENDENTE
FILTROS ROCIADORES
CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATORIOS
FILTROS BIOLÓGICOS
LODOS ACTIVADOS
NITRIFICACIÓN
LAGUNAS AEREADAS
REACTOR SECUENCIAL POR LOTES (SBR)
NATURALES
HUMEDALES SUMERGIDOS
HUMEDALES SUPERFICIALES
LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
TRATAMIENTO EN SUELO
TRATAMIENTO AVANZADO.
El tratamiento avanzado es un proceso dedepuración mas refinado que los anteriores, es lacontinuación del tratamiento de los efluentesproducidos por el tratamiento secundario.Puede tener el objetivo de disminuir más lasconcentraciones de los componentes orgánicos queno alcanzaron a eliminarse.Los principales contaminantes inorgánicos de interésambiental que también se pueden controlar en estenivel de tratamiento, son los nutrientes ycompuestos tóxicos.
Ejemplos de Sistemas de Tratamiento Avanzado.
◦Biológicos:
Nitrificación.
Desnitrificación.
Remoción de fósforo
◦Fisicoquímicos:
Coagulación.
Electrocoagulación.
Adsorción.
Intercambio iónico
• Químicos:
Precipitación química.
Oxidación.
Reducción.
• Físicos:
Filtración.
Ósmosis inversa.
Arrastre (stripping).
DESINFECCCIÓN.
En esta etapa del tratamiento, se controla elcontenido de microorganismos patógenos.No es lo mismo que esterilización.
Algunos procesos de desinfección son:
▪Cloración (gas, hipocloritos).
▪Dióxido de cloro.
▪Ozonación.
▪Luz UV
3. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
3.1 Pretratamiento
Niveles de
Tratamiento
Pretratamiento
Primario
Secundario
Terciario o
Avanzado
Eliminación de materia flotante
Desarenado
Homogeneización y almacenamiento
Separación de grasas y aceites
Neutralización
Sedimentación
Flotación
Tratamiento primario avanzado
Físicoquímicos
Biológicos
Coagulación química
Oxidación
Precipitación
Anaerobios
Aerobios
Medio fijo
Medio suspendido
Medio fijo
Medio suspendido
Coagulación
Adsorción
Intercambio iónico
Filtración
Nitrificación y Desnitrificación
Oxidación
Ósmosis Inversa
Desinfección
Cloración
Ozonación
Radiación ultavioleta
Otros
PRETRATAMIENTO
▪ Cribado.
▪ Tamizado.▪ Desarenado.▪ Igualación y homogeneización.▪ Ajuste de pH.▪ Remoción de grasas y aceites.
CRIBADO.
Es la primera operación unitaria en las plantas
de tratamiento de aguas residuales, su objetivo
es la reducción de sólidos en suspensión
(principalmente gruesos) en el sistema de
tratamiento, mediante un arreglo de barras o
rejillas.
Los sistema de cribado son empleados como
elementos de protección, para evitar que sólidos
de grandes dimensiones dañen u obstruyan los
equipos mecánicos (bombas, válvulas,
agitadores, tuberías etc.).
Esquema de rejillas de limpieza manual.
CONCEPTO LIMPIEZA
MANUAL
LIMPIEZA
MECÁNICA
Tamaño de barras:
Ancho, mm 5-15 5-15
Profundidad, cm 25-75 25-75
Separación, mm 10-50 5-20
Pendiente respecto a la horizontal 45°-60° 60°-90°
Velocidad de aproximación, m/s 0.3-0.6 0.6-1.0
Pérdida de carga admisible, mm 150 150
Datos básicos de diseño para rejillas de limpieza manual y
mecánica
Desarenadores.
Son equipos empleados para separar el materialabrasivo del tipo arena, arenilla, cenizas o gravilla.Pueden ser canales alargados en donde se reduce lavelocidad de la corriente (0.3 m/s) para permitir eldepósito de los sólidos.Al extremo final de la cámara se colocan losdispositivos para el control y medición de loscaudales.Se remueven partículas mayores de 0.1 mm ydensidad específica de 2.65.
Esquema de canal desarenador de flujo horizontal.
Relación entre diámetro de partícula y velocidad de sedimentación para desarenadores
Material Límite de las
partículas (cm)#
ReynoldsVs (cm/seg) CHS (m3/m2 día) Régimen
Grava >1.0 >10 000 100 86 400 Turbulento
Arena
Gruesa
0.100
0.080
0.0500.050
0.040
0.030
0.020
0.015
1 000
600
18027
17
10
4
2
10.0
8.3
6.45.3
4.2
3.2
2.1
1.5
8 640
7 171
5 530
4 579
3 629
2 765
1 814
1 296
Transición
Arena
Fina
0.010
0.008
0.006
0.005
0.0040.003
0.002
0.001
0.8
0.5
0.24
1.0
1.01.0
1.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.3
0.20.13
0.06
0.015
691
518
346
259
173
112
52
13
Laminar
CHS (m3/m2 d) =
Q (m3/d)
A sup (m2)
Carga Hidráulica Superficial
Velocidad de flujo en el canal:
v = Q / At
v = velocidad del caudal en el canal m/s
Q = Caudal de agua residual m3/s (máximo instantáneo)
At = Área transversal m2 (ancho*tirante)
Lt = largo total del canal m (L*1.6)
Desarenadores aireados.
Son tanques que cuentan con dispositivos de aireación
para provocar, mediante el control de la cantidad de
aire inducido, que se mantenga en suspensión la
materia orgánica y sedimenten las arenas.
Estas unidades requieren de compresores de aire y
equipo asociado, cuyas características y
especificaciones son proporcionadas por los
proveedores.
Están formados por tanques de sección transversal
para la circulación en espiral en los tanques, teniendo
canales para recoger las arenas mediante sistemas de
bombeo air-lift.
Desarenadores aireados.
Desarenadores aireados.
Desarenadores aireados.
Desarenadores aireados.
IGUALACIÓN Y HOMOGENIZACIÓN.
Se requieren para contrarrestar las fluctuaciones de caudal
y carga en el afluente a tratar. Consiste en el
almacenamiento del líquido en un tanque o cárcamo, de tal
forma que al extraer el líquido por bombeo, se amortigüen
las variaciones de flujo.
Variaciones que presentan los gastos o flujos:
Horarias.
Estacionales.
Industriales.
Se realiza en tanques de retención, los cuales,
dependiendo de su tipo de operación, se clasifican en:
tanques de nivel constante y tanques de nivel variable.
Formas de incorporar la homogenización al proceso.
Homogenización en línea.
Tanque de
Homogeneización Desarenación
Medición de Flujo
y Unidad de
Control
Flujo de Retorno
de Procesamiento Arena.
Afluente
A Planta de
Tratamiento
Estación de Bombeo
Servicios y Consultoría Manrique y Asociados S.A de C.V.
Separación de grasas y aceites.
Este proceso se fundamenta en la diferencia de
densidades.
Se realiza en un depósito dispuesto de tal manera que
la materia con menor densidad ascienda y permanezca
en la superficie para su recolección y eliminación, de
manera que el líquido salga de forma continua a través
de una estructura situada en el fondo, o por debajo de
los elementos de retención. en la superficie.
Esquema de separadores API.
Condiciones para el diseño de separadores API.
Diámetro teórico de las gotas de aceite retenidas:
d > 0.015 cm.
Superficie horizontal calculada para una velocidad ascensional
entre 0.9 y 3.6 m/h.
Sección transversal calculada para una velocidad de flujo
horizontal comprendida entre 18 y 55 m/h, e igual a 15 veces la
velocidad ascensional.
Ancho: máximo 6.0 m, mínimo 2.0 m.
Altura de líquido: máxima 2.5 m, mínima 1.0 m.
Esquema de separadores CPI.
Desnatador
.
Trampas de Grasas y Aceites.
Son dispositivos usados para separar y retener la grasa que se
arrastra con el agua al momento de lavar los recipientes en donde
se preparan alimentos, ya que las grasas y los aceites que
penetran al sistema de drenaje desde los hogares, industrias y
comercios, son constituyentes usados comúnmente en la
elaboración de alimentos y éstos mismos son los que encontramos
en el agua descargada a los colectores.
La acumulación de éstos puede generar taponamientos en las
líneas de drenaje, provocando derrames, tanto en el interior del
inmueble, como en la calle.
Una trampa retiene, por sedimentación, los sólidos en suspensión
y, por flotación, el material graso, al reducir la turbulencia del agua
procedente de los desagües, con lo que las grasas y el agua tienen
tiempo para enfriarse.
Este enfriamiento hace que las grasas se coagulen y floten en la
superficie, mientras que otros sólidos más pesados se depositan en
el fondo de la trampa y con ello se evita que el sistema de drenaje
se tape.
AJUSTE DE pH
La neutralización es el tratamiento que da al
agua valores de pH neutro o próximo al
equilibrio, cuando inicialmente el agua residual
sea ácida o alcalina.
Las aguas residuales de un gran número de
industrias son alcalinas ó ácidas, en este tipo
de agua es importante efectuar un ajuste del
pH antes de pasar a los tratamientos
secundarios de la planta de tratamiento, para
lograr una mayor eficiencia, reduciendo costos
y tiempos en estos sistemas.Servicios y Consultoría Manrique y Asociados S.A de C.V.
Los reactivos más comunes usados para
ajustar el pH, son:
1. Para aguas ácidas: Carbonato de
calcio, piedra caliza, sosa, amoníaco,
aguas alcalinas, etc.
2. Para aguas alcalinas: Acido sulfúrico,
acido muriático, dióxido de carbono,
gases de combustión, aguas ácidas, etc.
Factores que se consideran en la selección de
un reactivo.
Costos de adquisición.
Velocidad de reacción.
Capacidad de neutralización.
Facilidad de preparación y dosificación.
Almacenamiento del reactivo.
Generación de subproductos.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
ING. EMILIO JAVIER MANRIQUE RAMÍREZ
Cel y whats: 55 2109 9862
