Alí A. González
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AL OPERADOR . Uno de los errores más frecuente que comete el operador al llegar a la planta de tratamiento es la toma de muestra y realizar análisis; mucho de los cuales son poco útiles para una decisión inmediata. Se recomienda al operador llevar a cabo las siguientes etapas en sus actividades; con seguridad reducirá costos, resolverá el problema (si existe ) en un menor el tiempo, se guiará mejor para la solución del problema y mantendrá la eficiencia del sistema lo más alta posible y en forma estable. Etapas: 1.- Inspección general de la planta de tratamiento( muy importante ) 2.- Análisis preliminares para verificación de sus sospechas. 3.- Control biológico
1: INSPECCION GENERAL. .- Chequeo del sistema preliminar: desbastes (rejas, tamices). Obligatorio para todas las Plantas de tratamiento; están obstruidos, ¿ requieren Limpieza ?. Desgrasadores. Opcional Tanque de compensación. Si posee. El operador debe chequear que el nivel de este tanque este situado lo mas bajo posible al empezar las actividades de la industria ¿Por qué? .- Reactor Biológico: . magnitud. . . . .
Color del lodo: negro, marrón - chocolate, el caudal afluente, su Cantidad de espuma, área que ocupa en la superficie del reactor Grado de concentración de X( lo observa diluido, concentrado ). Grado de agitación. ¿Existe espacio muerto? Línea de recirculación: Grado de concentración,obstruido,caudal, 1
Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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se percibe diluido, concentrado? ¿ Negro, mal oliente? .- Sedimentador Secundario:
Turbiedad del efluente . Gases emergentes. . Material flotante, su color(negro,amarillento,marrón ) . Percibe mal olor(sulfuro de hidrogeno, tioles ).
.- Equipos: Ruidos poco común Bote de aceite, Vibración, Temperatura del motor, soplador (palpar con la mano), etc. Con esta inspección general, el operador podría detectar alguna falla en el sistema de tratamiento y tener una idea de su posible solución.
2: ANALISIS PRELIMINARES. La segunda actividad a realizar por el operador, es llevar a cabo algunos análisis en forma preliminar que le permitan confirmar la sospecha que obtuvo durante la inspección. Por ejemplo, si el operador durante la inspección sospecha que el grado de concentración de la masa microbiana en el reactor biológico ( X ) esta diluida ( es baja, por la baja turbiedad que presenta ), simplemente toma un litro del SSLM, lo deja sedimentar media hora en el cono de IMHOFF, si el valor de los sólidos sedimentables es menor de 75ml/l confirma su sospecha ( y usualmente aumenta la línea de recirculación y investiga la causa real del problema). También podría confirmar la presencia ó la ausencia de O2 en el reactor biológico ( proceso es aeróbico )¿Cómo?, con la aparición de un precipitado blanco en el líquido al agregarle sulfato de manganeso y solución alcalina de yoduro ( método de WINKLER ) confirma la ausencia de O2 (se forma el hidróxido de manganeso que es de color blanco );si hay presencia de O2 , el yoduro agregado en este método es oxidado, se forma un precipitado amarillento; el cual se puede verificar si al acidifica la 2 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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muestra con acido sulfúrico, se observa una solución coloración amarillenta del iodo oxidado (a mayor intensidad del color amarillo mayor es la concentración de O2). 3: CONTROL BIOLÓGICO. Una de la actividad más importante que debe realizar el operador es el control biológico del sistema de tratamiento. Control biológico es mantener la masa microbiana constante en el reactor biológico cuando el sistema de tratamiento presenta la mayor eficiencia posible y esta en forma estable. Dos preguntas que el operador debe responderlas si esta claro es su trabajo. 1.- Si los microorganismos son por así decirlo quienes purifican el líquido residual (oxidan la materia carbonada biodegradable )¿Por qué no opera con lo máximo de ellos en el reactor biológico?.¿ Porque tengo que sacarlos eventualmente del sistema biológico?. 2.- Si el suministro de O2 es considerado normal que puede sospechar el operador si en el reactor biológico el valor del O2 es considerado alto (ejemplo 5mg/l ó muy amarillento en la prueba de Winkler ). En la pagina siguiente se explica sencillamente el objetivo del control biológico porque en la mayoría de estos sistemas se diseñan con la condición de estado estacionario.
3 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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PARA SIMPLIFICAR VARIOS TERMINOS EN LAS ECUACIONES DEL DISEÑO DE LOS SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLOGICOS,ESTOS SE DISEÑAN EN ESTADO ESTACIONARIO. EL ESTADO ESTACIONARIO QUIERE DECIR QUE EN EL SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO LA MASA MICROBIANA EN EL REACTOR BIOLOGICO PERMANECE CONSTANTE EN EL TIEMPO, “ Es decir, si en el reactor biológico cuando opera eficientemente la masa microbiana es de 100Kg de bacterias/m3;este valor se tiene que mantenerse siempre en esta unidad.” Ilustremos este punto con un ejemplo simple (Lodos Activados). Ecuación de diseño: ( Balance de masa microbiana en el reactor biológico ) V. dx/dt = Q. Xa + Q . Xe + GB ( A ) Donde: dx/dt = Acumulación bacterial( derivada ) V = Volumen útil
del reactor biológico
Q . Xa = Masa bacterial que entra al reactor biológico. Q. Xe = Masa bacterial que sale del reactor biológico. GB = Generación Bacterial: Vr ( Um . X . Se / Ks + Se - Kd . X ) El termino dx/dt es una derivada que complica la resolución de la ecuación ¿Que hace el Ingeniero? elimina el termino dx/dt (lo hace igual a cero. ( dx/dt = 0 ) de la ecuación. 4 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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Resolviendo la ecuación (A ) con dx/dt igual a cero, resulta: Y . Q . Oc . ( DBOi - DBOf) V = -------------------------------------1 + Kd. Oc
Oc = Tiempo de retención celular Q = Caudal a tratar ( DBOi – DBOf ) DBOremovido Y , Kd constantes su determinación( se pue-
de determinar Experimentalmente. ¿Cómo, explique? Si , dx/dt = 0,el crecimiento bacterial NETO en el reactor biológico es cero
5 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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Otras principales suposiciones y aproximaciones que el Ing hace para simplificar su ecuación de diseños son. “ Trate de explicar el significado de cada suposición” 1.- Que todo el crecimiento bacterial es sincrónico 2.- Que la cinética del consumo del sustrato es una reacción de primer orden. 3.- Que toda la actividad bacterial que no genere crecimiento bacterial (bacterias no viables, degradadas por predadores superiores, etc ) se pueden expresar con un termino llamado Kd “ coeficiente de decaimiento bacterial” . 4.- Otras actividades bacteriales fuera del reactor biológico son consideradas bajas y no tienen influencia en el diseño. 5.- Las constantes cinéticas la obtiene de la literatura extranjera. 6.- El líquido residual afluente no contiene microorganismos Ningunas de las suposiciones citadas se cumple en la realidad. La suposición que hace el Ing del estado estacionario competen directamente al operador y este debe cumplirla para que el sistema de tratamiento opere eficientemente en forma estable, porque bajo esta suposición fue que se diseño el sistema de tratamiento. Haciendo ACUMULACION BACTERIAL = dx /dt = 0 ( ESTADO ESTACIONARIO ) Esta suposición hace la ecuación de diseño muy simple
Para el operador: El estado estacionario: SIGNIFICA QUE EL SISTEMA DE TRATAMIENTO DEBE FUNCIONAR Y OPERAR SIN ACUMULACIÓN BACTERIAL; ES DECIR, LA MASA MICROBIANA EN EL REACTOR BIOLÓGICO DEBE PERMANECER CONSTANTE DURANTE TODO SU FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN EFICIENTE. 6 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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¿ En que consiste el trabajo del operador para alcanzar el Estado Estacionario?. Simplemente sacar (extraer ) del reactor biológico la cantidad de lodos biológicos que se produzca por el crecimiento bacterial que se produce por día. Ejemplo, si hoy Sabado ( 10am ) la masa microbiana en el reactor biológico es de 800Kg(V . X) y mañana Domingo (10am ) es de 900Kg, el operador debe extraer 100Kg/día para mantener constante los 800Kg de masa microbiana en el reactor biológico. ¿Cómo el operador extrae del reactor biológico estos 100Kg/día de lodos biológicos en exceso. La determinación de la masa microbiana en el reactor biológico no es NADA FACIL, pues no existe un método practico y de bajo costo que permita determinar la masa microbiana ( y en especial la viable ) con un grado de exactitud razonable; el operador usa algunos métodos sencillos y práctico pero que tienen sus desventajas. Método I 1.- Utilizando el tiempo de retención celular; es decir, Se fija el crecimiento bacterial. V. X Qw = ----------Oc. Xr
Donde : Qw = Caudal de lodo a extraer (sacar) por la línea de recirculación, m3/día. V = Volumen del reactor biológico, m3. X = Concentración de masa microbiana en el reactor biológico, SSt ó SSvtotal; mg/l. Oc = Tiempo de retención celular, días. 7 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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Xr = Concentración de masa microbiana en la línea de recirculación, mg/l Ejemplo: si V = 750m3, X = 2500mg/l, Xr 8000mg/l y Oc es 25 días, el operador debe extrae diariamente unos 9,3m3 por la línea de recirculación. 2.-1 La relación X/Xr se puede determinar con una pequeña centrifuga ¿Cómo?. Generalmente esta relación es de 1/3 ó 1/4. Método : II También, el operador puede extraer los lodos producidos por día directamente del reactor biológico; en este caso, el caudal a extraer es: V. X V Oc = ------------- = --------------- = 750m3/25días = 30m3/día (sin necesidad de conocer la Oc. Xr Oc relación X/Xr) (Este caudal es 3,2 veces el caudal por la línea de recirculación). ¿ porque ? ¿Este método segundo puede afectar significativamente la eficiencia del tratamiento?.de un ejemplo. METODO III.- SOLIDOS SEDIMENTABLES: CONO DE IMHOFF El operador determina los sólidos sedimentables en el cono de Imhoff (preferiblemente a una hora fija del dia) de los sólidos contenidos en el reactor biológico y trata de mantener la cantidad de sólidos sedimentables cuando el sistema de tratamiento presenta la máxima eficiencia ( generalmente el efluente del sedimentador secundario es bastante cristalino ). Ejemplo: Si el operador determina que cuando los sólidos sedimentables son de 210ml/l y existe la eficiencia deseada, el debe tratar de mantener (todos los días ) este valor en la sedimentación de los sólidos del reactor biológico de 210ml/l . Si por ejemplo, en otro día le da 310ml/l de sólidos sedimentables, el operador extrae sólidos del sistema ( generalmente los envía al las unidades de lecho de secado de arena ó disminuye levemente el caudal del lodos recirculado ).En caso contrario, si los 8 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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sólidos sedimentables son menores al presentado cuando la eficiencia del tratamiento es optimo digamos de 120ml/l, el operador usualmente aumenta el caudal del lodo recirculado. En ambos casos, el operador chequea dos horas después de extraído el lodo el nuevo valor de los sólidos sedimentables en el cono de Imhoff. De ser necesario extrae ó aumenta la línea de recirculación hasta llegar al valor deseado. Aunque el tiempo de extracción del lodos es variable según la cantidad, el tiempo esta comprendido entre 5 y 10 minutos cuando se extrae por la línea de recirculación. Este método supone que la densidad del lodo es la unidad ( v = m. numéricamente),tiene la desventaja principal que depende fuertemente de la calidad de la floculación de floc-biológico y del grado de compactación que tenga el lodo sedimentado; pero es una aproximación bastante practica. OJO: Evidentemente el operador usará este método con gran precaución en caso de que el lodo presente mala calidad de sedimentación.
CONSIDERACIONES: MALA SEDIMENTACION DEL FLOC-BIOLÓGICO. Como sabemos, el sistema de Lodos Activados debe cumplir con dos condiciones básicas : la primera es que debe biodegradar la materia orgánica contenida en el líquido a tratar lo más practico-rápido posible y la segunda es la separación del líquido tratado y el floc-biológico en el sedimentador secundario. Con frecuencia este segundo requisito es un verdadero dolor de cabeza del operador, el floc-biológico presenta mala característica de sedimentación, ocupa mucho volumen, tiene poca densidad y el efluente generalmente contiene un alto contenido de sólidos suspendidos (con baja eficiencia en el tratamiento ). 9 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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Caso típicos de mala sedimentación del floc-biológico. 1.- PRODUCCION DE GASES EN EL SEDIMENTADOR SECUNDARIO ( LODO ASCENDENTE ). El origen de los gases puede ser debido a: a) DESNITRIFICACIÓN: Cuando el O2 se agota en el sedimentador secundario y existe el ion nitrato; este, actúa como aceptor del electrón que se origina en la oxidación de la materia carbonada y el nitrógeno del nitrato, se reduce a nitrógeno gas. NO3-
N2
(GAS)
El nitrógeno gas producido, rompe y se ocluye en el floculo, permitiendo su ascenso hacia la superficie del sedimentador. Generalmente se reconoce la desnitrificación porque el lodo flotante es de color marrón ó amarillento y sedimenta nuevamente al agitarlo suavemente. Si al agitar no se producen gases y no sedimenta, probablemente el lodo contiene un alto contenido de grasa. :: Airear y aumentar Qr (causa: posiblemente Oc es muy alto ¿Explique?). b) DESCOMPOSICIÓN ANAERÓBICA. Este tipo de problema es atribuido a un error muy significado del operador, el flocbiológico permanece mucho tiempo en el sedimentador secundario ( por diversas razones: Qr muy pequeño, obstrucción de la línea de recirculación, etc ) y se descompone anaeróbicamente produciendo gases ( CH4 + CO2 + H2S ), los cuales rompe al flocbiológico favoreciendo su ascenso hacia la superficie del sedimentador. Este material flotante es de color negro y suele acompañarse con mal olor( usualmente sulfuro de hidrogeno , H2S por la reducción anaeróbica del sulfato). 10 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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:: Aumentar el caudal recirculado y la aireación en el reactor biológico. 2.- DENSIDAD DEL FLOC-BIOLOGICO ES MUY BAJA (ABULTAMIENTO Ó APELMAZAMIENTO DEL FLOC-BIOLÓGICO DEBIDO A LA PRESENCIA DE MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS ). Este tipo de abultamiento del floc filamentoso, se puede identificar mediante: .-Observación al microscopio ( al menos 400X ). .- IVL (Índice Volumétrico del Lodo ): Es un parámetro inverso de densidad. Se estima que un valor el IVL > de 300ml/gr es indicativo de un abultamiento del lodo. .- Xr tiene un valor < de 5000mg/l En realidad una pequeña concentración de microorganismo filamentosos se requiere para compactar el floc-biológico (digamos una concentración no mayor del 0.1 % del total del floc), pero el problema se presenta cuando estos microorganismos filamentosos forman con el floc biológico una red voluminosa poca densa que aumenta la resistencias a la sedimentación del floc. LAS CAUSAS DE LA PRESENCIA DE ESTOS MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS SON MUY VARIADAS. PODEMOS CITAR: a).- Falta de nutrientes: Los microorganismos filamentosos tienen un menor porcentaje de nutriente ( en especial el nitrógeno ) en su composición celular que los microorganismos floculantes. Por esto, el crecimiento filamentoso se favorecen cuando en el tratamiento existe un déficit de nutrientes. :: El operador debe chequear si se cumple el requerimiento de nutriente para el tratamiento biológico. Rn = 0.12 P(x) y Rp = 0.02P(x). P(x) = Lodo biológico producido/día 11 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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b) .- Déficit de oxigeno disuelto: Los microorganismos filamentosos se favorecen porque obtienen el oxigeno disuelto más fácilmente que el floc-biológico. La difusión del oxigeno disuelto a baja concentración al interior del floc- biológico no esta favorecida en comparación con los microorganismos no floculantes que por así decirlo andan solo en el líquido. ( Consultar Primera ley de ley Fick ). :: Aumente oxigenación en el reactor biológico. Limpie el filtro y difusores del soplador ). Chequee el Factor de Carga F/M ( ¿ muy alto?,¿ fuga de aire?). c).- pH ligeramente ácido: Los microorganismos filamentosos son clasificados en su mayoría como ACTINOMICETOS ó microorganismos que están situados en el limite entre las bacterias y los hongos, los cuales como sabemos favorecen su crecimiento en medio ligeramente ácido. (pH entre 5.5 -6.5 ). operador debe chequear el Oc ( muy alto, no extrae lodo del reactor biológico ).Estas situaciones favorece la acidificación del reactor biológico Probablemente el descenso del pH se debe a la nitrificación( si el afluente al tratamiento no es acido, por supuesto ) por la alta nitrificación en el proceso biológico. NH3 + 2 O2
NO3- + H2O + 2H+ (Nitrificación - Acida)
:: Ajuste del pH ( con cal ó acido ) a un valor cerca de la neutralidad (¿Por qué?). 3).- Fluctuaciones del Factor de Carga: F/M Los microorganismos filamentosos se adaptan mejor que los microorganismos floculantes a las variaciones del Factor de Carga F/M (sustrato Vs cantidad de bacterias)
12 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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:: ¿El tratamiento requiere tanque de Compensación debido a la gran variación de la carga contaminante?. Si existe este tanque : cheque su nivel, grado de oxigenación y grado de agitación. 4) Elementos o Compuestos estimulantes para el crecimiento de microorganismos filamentosos. Ejemplo, el ion sulfuro estimula el crecimiento de algunas bacterias filamentosas. Los líquidos residuales provenientes de las tenerías contienen alto contenido de sulfuro ( etapa de pelambre ); si el sulfuro, no es removido en la fase preliminar del tratamiento se favorece el crecimiento de microorganismos filamentosos, además de consumir oxigeno disuelto adicional en el reactor biológico; estos microorganismos son los causantes de la estabilidad de la nata ó espuma marrón chocolate cuando el pH es ligeramente ácido y existe un elevado contenido de grasa en el reactor biológico (Ejm: Nocardia, Microthrix y Beggiotoa. ). En ocasiones, el afluente al reactor biológico contiene alto contenido de sulfuro por mala operabilidad del tanque de compensación ó almacenamiento de unidades de sedimentación primaria ó otro tanque de almacenamiento. ¿Explique?. COMENTARIO: El operador puede tomar algunas acciones preliminares para disminuir el abultamiento del lodo “momentáneamente” antes de conocer la causa real de este abultamiento, entre los cuales se pueden citar: .-Agregar cloro en el reactor biológico ó en la línea de recirculación (no exceder de 5gr de cloro/Kg de LMSS y 10gr de cloro/m3 de Qr respectivamente ). Preguntas. ¿ Explique? a) El fundamento de la eliminación de los microorganismos filamentosos utilizando cloro?. 13 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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b) .- El fundamento de agregar cal ó alumbre (dosis aprox: 2gr de cal /m3 de reactor y 5gr de alumbre /m3 del reactor biológico ) para favorecer la sedimentación del lodo. NOTA I: El uso de la cal y alumbre tienen una ventaja adicional de insolubilizar el fosfato. ¿Explique en que consiste esta ventaja adicional?. .- Uso de polímero orgánico. NOTA II: . Los microorganismos filamentosos suelen tener su hábitat en las estructuras del sedimentador secundario (vertedero, pantalla, etc ), razón por la cual, se recomienda al operador lavar estas estructuras por lo menos una vez/ cada quince día. NOTA III: . Es posible que en la identificación de los microorganismos filamentosos usted encuentre nomenclatura señalada como tipo 021N ó 037N , etc. Esta nomenclatura corresponde al número de página del cuaderno de anotaciones del Prof. H. A EICKELBOOM quien es el pionero en la identificación de microorganismos filamentosos. 5.- SOBRECARGA DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS AL SEDIMENTADOR SECUNDARIO. 5-1 Frecuentemente, el operador aumenta indiscriminadamente el caudal de la línea de recirculación tratando de mantener la masa microbiana constante en el reactor biológico, esto puede ocasionar una sobrecarga de sólidos suspendidos al sedimentador secundario perdiendo eficiencia en el tratamiento por mala sedimentación de los lodos. ( Q + Qr ) . X > CARGA DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS AL SEDIMENTADOR. CARGA DE DISEÑO DEL RANGO ENTRE : ( 60- 100 ) Kg de SS/m2-día 14 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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5-2 ENERGIA Generalmente, cuando existe un exceso de energía en el sedimentador secundario se observa ondulaciones del agua que arrastran sólidos suspendidos en el efluente( acompañado con corto-circuito ). NOTA: El operador puede verificar la existencia de un problema en el sedimentador secundario, mediante la prueba de sedimentación del líquido mezclado, en el cono de IMHOFF, si el lodo sedimenta bien en este cono, es porque el problema de sedimentabilidad se encuentra en el sedimentador y no en la naturaleza del floc-biológico. Si el operador disminuye Qr ( por unas dos horas, digamos un 50% de su valor ) y en este tiempo se aumenta la eficiencia en la sedimentación, definitivamente el problema es de sobrecarga de sólidos suspendidos aplicada al sedimentador.
6.- PROBLEMA EN EL DISEÑO Ó CONSTRUCCIÓN. En realidad es muy poco lo que el operador puede hacer en este caso, el cual debe ser corregido por el diseñador ó constructor. CASOS: .-Desnivel en el sedimentador: Favorece el corto-circuito y el efluente arrastra una alta cantidad de sólidos suspendidos, lo cual aumenta el DBO del efluente y disminuye Oc; y por lo tanto disminuye la eficiencia del tratamiento. .- Desnivel en los vertederos lineales. Caso anterior. .- Sobre diseño del aireador: Existe un exceso de energía que rompe los flóculos disminuyendo su tamaño, lo cual no favorece la floculación bacterial ( y por lo tanto la sedimentación del lodos ). Este caso se presenta con mucha frecuencia cuando el líquido afluente al sedimentador es 15 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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bombeado ; se rompen los flóculos que no favorecen su sedimentación y se presenta fuerte corto-circuito.
POTENCIA DEL MOTOR: Se estima: ( Requerimiento de energía para mezcla completa ) .- Para aireador superficial : 0.05 HP/m3 de reactor biológico. .- Para sopladores: = 1.5 HP por ( m3/min. de aire requerido del soplador). Para sopladores con rpm < 2000. .- Para sopladores: = 1.8 HP por (m3/min. de aire del soplador). Para sopladores con rpm > de 2000.
:: Colocar pantalla reductora de energía al líquido afluente. 7.- GRASAS EN EL FLOC - BIOLÓGICO. Es muy importante acondicionar o preparar el líquido residual para ser tratado biológicamente , lo cual se hace en el llamado tratamiento preliminar. Con frecuencia, se observa que las unidades desgrasadoras no cumplen con su función y dejan pasar una cantidad significativa de aceite y grasas al reactor biológico, la cual es perjudicial para la actividad bacterial: no facilita la penetración del sustrato y del oxigeno disuelto al interior del floc, además de no favorecer la sedimentación del lodo biológico ( grasafloc tiene menor densidad del agua). Este problema se agrava si el aceite-grasa esta en 16 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
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forma emulsionada y no se rompe en el tratamiento preliminar permitiendo su pase al reactor biológico donde la actividad bacterial pudiera romper la emulsión observándose una cantidad significativa de material flotante ó grasoso en la superficie del reactor. NOTA : Se considera una alta concentración de aceite-grasa perjudicial al flocbiológico para su sedimentación si sobrepasa un porcentaje mayor del 10% con respecto al peso total de sólidos suspendidos del floc. El operador puede sospechar la presencia de grasa en el floc- biológico si al agitar suavemente el sólido flotante, no hay producción de gases y este no sedimenta. 8.- EFLUENTE TURBIO. Son diversas las causas por las cuales el efluente puede presentar una turbiedad significativa, además de las citadas anteriormente. a).- Toxicidad en el afluente. El efluente a tratar contiene elementos ó compuestos tóxicos que mata a los microorganismos, se rompe el floculo originando un efluente turbio( y por así decirlo, los microorganismos muertos estan nadando en el seno del líquido originando turbiedad ). RECUERDE ESTO: b.- Para la floculación bacterial los microorganismos deben elaborar unos polímeros enlazantes. ¿Comente con el valor de Oc ) c.-Cuando existe toxicidad, la concentración del oxigeno disuelto aumenta en el reactor biológico ¿Explique?.
17 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
Alí A. González
Lic. Química – U.C.V.
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d.- Faltan Protozoarios Ciliados: Son pulidores del efluente( se alimentan de bacterias no floculantes ).Su ausencia favorece que el efluente sea turbio y puede indicar toxicidad. e.- Muy bajo Factor de Carga F/M. (sustrato diluido ) A muy bajo Factor de Carga ( Con un Oc mayor de 30 días ) quedan por así decirlo la costra ó cascara de las bacterias, la cual es poco biodegradable y demandan muy bajo DBO ó DQO en el efluente; pero originan turbiedad en el, porque este material obstruyen el paso de la luz ( material refractario ). .El caso de muy bajo Factor de Carga F/M, suele presentarse cuando la industria no tiene actividades los fines de semana y no existe un tanque de almacenamiento del líquido residual. Se recomienda alimentar el sistema con sustrato artificial para evitar los problemas citados y la pérdida de la viabilidad bacterial. NOTA: ..- La literatura reporta que a muy bajo factor de carga F/M se favorece el crecimiento de algunos microorganismos filamentosos que tienen una alta afinidad por el sustrato, razón por la cual su crecimiento esta más favorecido que los microorganismos floculantes ( Ejemplos, Parcivella, y Microlhix ).
f.-Tanque Selector Es un tanque donde se airea el líquido residual y el lodo recirculado con la finalidad de aprovechar la capacidad que tiene el lodo biológico de ad-absorber (adsorción fenómeno superficial (carbón activado); absorción proceso interno (ejm, agua en el interior de una esponja ); el floc-biológico por así decirlo, lleva el sustrato al reactor biológico disminuyendo el efector diluyente del sustrato cuando llega al reactor biológico. ..- Características del tanque selector: 18 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve
Alí A. González
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: Tiempo de retención hidráulico: ( 20 -30 minutos ) : Factor de Carga : 10 Kg de DQO/Kg de SS – día.
g) CRECIMIENTO BACTERAL EXPONENCIAL: Cuando el sistema de Lodos Activados opera con un Factor de Carga F/M mayor de 0.5 días-1 y Oc menor de 5 días, el crecimiento bacterial forma una fase dispersa, con microorganismos muy jóvenes incapaces de producir polímeros enlazantes que permiten la floculación bacterial. La intensa actividad bacterial no favorece la floculación – sedimentación del lodo biológico. Este problema se puede presentar cuando hay una perdida excesiva de sólidos suspendidos en el efluente ¿ porque?. h) EXCESO DE POLIMEROS ENLAZANTES (REQUERIDO PARA LA FLOCULACION BACTERIAL). La literatura indica que es posible encontrar microorganismos que son capaces de producir un exceso de polímeros enlazantes (Ejm ACINETOBACTER ), se reproducen preferiblemente cuando existen un alto contenido de grasa, de X y existe un déficit de nitrógeno en el reactor biológico. Este exceso de polímeros enlazantes aumenta el volumen del floc- biológico permitiendo que contenga un alto contenido de agua y grasa (floc-biológico viscoso ) que no favorece la sedimentación del lodo biológico. BIBLIOGRAFIA. CURSO : TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ( CONTRASER. PROF: ALI GONZÁLEZ)
19 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve