Tratamiento de Aguas Residuales

Las lagunas de estabilización método mas simple de tratamiento de aguas residuales, que están constituidos por excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra

PROCESOS BIOLÓGICOS: Oxidación de la materia orgánica Producción fotosintética de oxígeno Digestión anaeróbica de la materia

Remover de las aguas residuales la materia orgánica que causa la contaminación

Utilizar el efluente para su reutilización, como para la agricultura

Eliminar microorganismos patógenos que atentan contra la salud

TIPOS DE LAGUNAS

Degradación de la materia orgánica mediante la actividad de bacterias aerobias que consumen oxigeno producido fotosintéticamente por algas. Las lagunas aerobias se pueden clasificar, según el método de aireación sea natural o mecánico, en aerobias y aireadas.

1.0  –  1.5 m

20-30 días.

La aireación es natural, siendo el oxigeno suministrado por   intercambio a través de la interfase aire-agua y fundamentalmente por  la actividad fotosintética de las algas

La cantidad de oxígeno suministrada por medios naturales es insuficiente para llevar a cabo la oxidación de la materia orgánica, necesitándose un suministro adicional de oxigeno por  medios mecánicos

El tratamiento se lleva a cabo por a acción de bacterias anaerobias como consecuencia de la elevada carga orgánica. OBJETIVO PRINCIPAL: Retener la mayor parte posible de los solidos en suspensión. HIDRÓLISIS FORMACIÓN DE ÁCIDOS FORMACIÓN DE METANO

Compuestos complejos en compuestos sencillos Compuestos sencillos en ácidos orgánicos Ácidos orgánicos en CH4 y CO2

2.0  – 5.0 m

2-5 días.

Poseen una  zona aerobia y anaerobia. La finalidad de estas lagunas es la estabilización de la materia orgánica en un medio oxigenado.

1  –  2 m

2-5 días. Diagrama de la actividad entre algas y bacterias

OBJETIVO PRINCIPAL: Conseguir una elevada estabilizacion de la materia organica, y una reduccion en nutrientes y bacterias coliformes en el menor tiempo.

Eliminar la mayor cantidad de bacterias patógenas. Otros objetivos: como la nitrificación del nitrógeno amoniacal , cierta eliminación de nutrientes , clarificación del efluente y consecución de un efluente

bien oxigenado.

1  –  1.5 m

3 - 10 días.

NITRIFICACIÓN: Proceso a través del cual las bacterias nitrificantes transforman el amonio en nitrato.

Condiciones climáticas Temperatura Radiación solar Fuerza de vientos

Factores Biológicos

La velocidad de la degradación aumenta con la temperatura. Debe tenerse en cuenta las condiciones de temperatura más adversas

Una caída de 10% reducirá la actividad microbiológica en 50%.

Es fundamental para la actividad fotosintética. Da lugar a dos efectos: Oxígeno disuelto y pH.

Induce a la mezcla vertical del líquido en la laguna. Una buena mezcla asegura una distribución más uniforme del DBO.

Concentración de sólidos que contiene el agua almacenada. El aumento de salinidad resulta perjudicial si se empleará en riego.

El oxígeno disuelto ba ja por la demanda adicional de oxígeno originada por las tormentas. Otro efecto es la oxigenación superficial.

La densidad del agua cambia con la temperatura. El agua más cálida es más ligera y tiende a flotar sobre las capas frías produciéndose una estratificación estable.

La circulación del agua a través de la laguna viene afecta por su forma y tamaño, velocidad y dirección de vientos y diferencias de densidad. Sistemas profundos: mayor productividad de algas en un medio en el que tienen que sedimentar y morir. En climas cálidos la mayor profundidad disminuye la evaporación.

Su valor viene determinado por la actividad fotosintética del fitoplancton y la degradación de la materia orgánica.

Es el mejor indicador del funcionamiento en las lagunas. Principales fuentes de oxígeno disuelto: fotosíntesis y re aireación superficial.

Con el progreso de la depuración se eliminan los nutrientes y da lugar a concentraciones limitantes para el desarrollo de algas y bacterias.

La

eliminación

de

microorganismos

patógenos es muy superior a la alcanzada mediante otros métodos de tratamiento.

Mediante a eso se obtiene agua reutilizable para riegos

de cultivos según la OMS.

Desde

el punto de

vista

Bajo costo inicial

económico, es mucho más barato, que otros métodos , con

bajos

costos

de

instalación y mantenimiento. Operación necesitan

sencilla,

no

personal

especializado.

actividades mantenimiento y limpieza.

Sólo

de

Bajo costo de operación

de

Reducción

de

los

acuáticos

(ríos,

contaminación

ambientes mares, recibían

la

etc.),

que

antes

los

desagües

sin

tratar.

Con la construcción de lagunas de estabilización se obtiene,

aguas

menos

contaminadas

y

mas

aprovechadas, y no se desperdicia el elemento natural mas importante como el agua

Obtención de un producto como la biomasa,

que

aprovechada

para

puede el

uso

ser   de

energía.

En el proceso de lagunaje se generan biomasas potencialmente

valorizables una vez separada del efluente.

Problemas sociales, económicos en la adquisición del terreno

Alto costo del terreno

Requieren de grandes áreas de terreno

Es un sistema  sensible a las condiciones climáticas.

Las lagunas pueden ser   afectadas

por

variaciones

bruscas

la del

clima, es recomendable el clima cálido

Si

están

sobrecargadas

las

aguas

servidas,

pueden

producir  

olores fétidos, por lo

que se recomienda que las lagunas de estabilización encuentren de

los

poblados.

se alejadas lugares

Son estanques diseñados para el tratamiento de agua residuales mediante procesos biológicos naturales de interacción de la biomasa y la materia orgánica. Algas y nutrientes se descargan con el efluente y son asimilados por el cuerpo receptor. (usar cuando: alto grado de remoción de organismos patógenos) Evaluarse la posibilidad de eutrofización.

Para aguas residuales domésticas e industriales se considera el sistema de lagunas que tenga unidades anaerobias, airadas, facultativas y de maduración.

No se consideran como alternativa de tratamiento las lagunas de alta producción de biomasa, (aerobias o fotosintéticas), ya que maximizan la producción de algas.

Estanque con alta carga orgánica en la que se efectúa el tratamiento en ausencia de oxígeno. Cuando la disponibilidad de terreno es limitada. Tratamiento de aguas residuales domésticas con altas concentraciones de desechos industriales. No se recomienda su uso para temperaturas menores de 15 °C, ni con alto contenido de sulfatos (mayor a 250 mg/l).

- Carga orgánica volumétrica de 100 a 300 g DBO/(m3.d)

Dimensionamiento para temperatura de 20°C.

- Periodo de retención nominal de 1 a 5 días. - Profundidad entre 2.5 a 5 m. - Carga superficial mayor de 1000 kg DBO/ha.dia.

Se deberá diseñar un numero mínimo de dos unidades en paralelo para permitir la operación de una de la unidades mientras se remueve el lodo de la otra. - La acumulación de lodo se calculara con un aporte no menos de 40 l/hab/año.

- Asumir una reducción bacteriana nula - No se debe permitir que el volumen de lodos acumulados supere el 50 % del tirante de la laguna. - Deberá verificar los valores de carga orgánica volumétrica y carga superficial para las condiciones de inicio de operación y de limpieza de lodos de las lagunas

Laguna con alta producción de biomasa. - Se emplean como primera unidad de un sistema de tratamiento donde la disponibilidad del terreno es limitada o para el tratamiento de desechos domésticos e industriales con aguas residuales orgánicas. No se recomienda usarlas en serie.

Lagunas airadas de mezcla completa.

Aeradores baja Alta densidad de energía Periodo dede retención: 2-7 Profundidad: 3-5 m velocidad de rotación. instalada (15W/m3) días.

Lagunas airadas facultativas.

Densidad deretención: energía: 1-4 Periodos de Profundidad aprox.: 1.57m W/m3. 20 días.( 2W/m3)

Lagunas facultativas con agitación mecánica.

Uso de Baja densidad aeradores de energía: 0.1 W/m3 intermitente.

El contenido de oxígeno varía con la profundidad y hora del día. Su ubicación como unidad de tratamiento en un sistema de lagunas poder ser: - Como laguna única si la carga de diseño es baja o seguida de una laguna secundaria o terciaria. - Como unidad secundaria o terciaria de lagunas anaerobias o aireadas.

Los criterios de diseño referidos a temperatura y mortalidad de bacterias: - Si no se cuenta con ese dato se deberá tomar  la temperatura del agua sumando a la de mortalidad bacteriana - Tomar De no existir el coeficiente ningún dato se de tomara la temperatura promedio 0.6 y 1.0del (l/d) delmes ai para r e más del 20mes °C -Temperatura diseño serájustificar elentre promedio frío.mas frio temperatura del aire un valor que se debe ante el organismo competente. La carga de diseño será: Cd=250 x 1,05^(T-20)

La carga de diseño se disminuirá si existe factores como: - Variaciones bruscas delaguna. temperatura. -- Exi Tipo stencia - deForma sistema de desechos dede la alcantarillado industriales

Lagunas facultativas quedel reciben Frecuencia de remoción lodo: efluentes de lagunas aireadas: Reducción de 50 %sólidos de solidos volátiles por Volumen de acumulado teniendo endigestión cuenta -Producción El volumen de acumulado con una reducción Contenido del lodo de 15 %fotosíntesis. a 20 % al afluente. peso. Asimilación Densidad delodo Asimilación los oxigeno Relodo aireación del por lodo volátiles de DBO superficial de 1.05 soluble del kg/l. anaerobia 80de % de devolátiles sólidos en 50 remoción % de solidos porsuspensión. digestión anaerobia, densidad de lodo de 1.03 kg/l y contenido de sólido de 10% al peso.

Profundidad : mayor a 1.5 m. Considerar una altura para la acumulación de lodos. Periodo de limpieza: 5 a 10 años.

Con relación a los parásitos de las aguas residuales, los nematodos intestinales de consideran como indicadores. Para su remoción se necesita un periodo de retención nominal de 10 días. La reducción de bacterias se determinan en término de coliformes fecales. Factor de dispersión: Se determina según la forma y temperatura de la laguna..

RELACION LARGO  –  ANCHO 1 2 4 8 KT=K20 X 1.05^(T-20)

FACTOR DE DISPERSION 1 0.5 0.25 0.12 Corrección del coeficiente de mortalidad.

- Periodo de diseño de la planta de tratamiento debe de ser entre 20 y 30 años, con etapas de implementación de 10 años. - Se debe de considerar por lo menos dos unidades en paralelo, para facilitar el mantenimiento. - La conformación de unidades, geometría, forma, y numero de celdas dependen de la topografía del sitio. - La forma: - Para lagunas anaerobias y aireadas  cuadrada o ligeramente rectangulares. - Para lagunas facultativas  Ligeramente alargadas. (L/A=2) - En la salida se debe instalar un dispositivo de medición de caudal. - No se diseñan tuberías, válvulas, compuertas metálicas de vaciado, porque no se usan.

- Las esquinas deberán ser redondeadas para disminuir la acumulación de nata. - Para el diseño de diques: - 4 calicatas como mínimo por hectárea. - Inclinación de taludes: 1:1.5 y 1:1.2, los exteriores entre 1:1.3 y 1:1.2.

Situación Actual de las PTAR en el Perú

PTAR más grandes del Perú

Problemática de las EPS Falta de organización y fiscalización del sector Informalidad del reuso de AR

Insuficiente I +D A) Déficit de cobertura de tratamiento B) Ineficiencia operativa de las PTAR

¿Porqué?

Incumplimiento de Calidad y Bajo Volumen Tratado

Insuficiente I + D

Costo Relativo según Tecnología

Requerimientos de Área

Informalidad de re-uso de AR

De las 61 PTAR cuyos afluentes se emplean para fines agrícolas, solo 3 (Sedapal S.A. (Ventanilla y Lurín) y Emapica) tienen autorización sanitaria.

Déficit de Financiamiento

Existe un déficit estimado de US$ 978 millones para alcanzar la meta del 2015 del Plan Nacional de Saneamiento 2006-2015.

Deficiencias en la Operación

Por exceso de caudal

Por exceso de carga orgánica

Falta de Planificación

Falta de Control de Afluente

Incremento de cobertura de alcantarillado

Doméstico + Industrial: 250 mg/l

CONDUCE A SOBRECARGA Camales: 2240 mg/l Curtiembre: 1100 mg/l

Metas para el presente año

CONSIDERACIONES DE DISEÑO: CRITERIO PARA CALCULO DE DI SEÑO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION TIPO DE LAGUNA

CARGA SUPERFICIAL DBO Kg/Hc*d

TIEMPO DETENCION, d

PROFUNDIDAD m

EFICIENCIA %

AEROBICA

100 A 200

2a4

0.5 a 1.0

80%

FACULTATIV A

20 a 150

5 a 50

1.0 a 3.0

90%

ANAEROBI A

200 a 500

10 a 50

3.0 a 5.0

70%

RELACION DE F o2 VS % DBO REMOVIDO

METODO DE DISEÑO: LAGUNA FACULTATIVA 1. FACTOR DE DISPERCION Y REMOCION DE DBO=KLT 2. T° Y KLT = d 3. DE TABLA PROFUNDIDAD, VOLUMEN CALCULADO= ÁREA SUPERFICIAL 4. CARGA ORGANICA=DBO(Kg/d) 5. CARGA SUPERFICIAL=CARGA ORGANICA/Hc

METODO DE DISEÑO: LAGUNA AEROBIAS 1. FACTOR DE DISPERCION Y REMOCION DE DBO=KLT 2. T° Y KLT = d 3. RADIACION PROMEDIO= S 4. ASUMIENDO U F02 PROMEDIO Y H= T(d) 5. CARGA ORGANICA=DBO(Kg/d) 6. CARGA SUPERFICIAL=CARGA ORGANICA/Hc

METODO DE DISEÑO: REACTOR UASB ESQUEMA DE REACTOR UASB CON PARAMETROS TIPICOS DE DISEÑO

METODO DE DISEÑO: REACTOR UASB PARAMETROS DE DISEÑO REACTOR UASB