Tratamiendo de Aguas Residuales

TecSec Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Facultad Tecnológica.

Tratamiento de Aguas Residuales Editores Laura Hernández Ángela Usaquén Alejandra Puentes Eduardo Mendizábal Cristian León Hernán Mauricio Rivera Escobar

Tecnologías secundarias para el tratamiento de aguas residuales.

Primera Edición, Febrero 2019.

¿Que puedes encontrar aquí?

Uno de los temas mas importantes de hoy es la contaminacion del agua puesto que ha llegado a niveles alarmantes , la implementacion de plantas de tratamiento de aguas residuales ha ayudado a disminuir en cierto porcentaje la contaminacion del agua a nuestros principales cuerpos de agua. En esta revista podras encontrar las principales tecnologías secundarias implementadas en las mas completas plantas de tratamiento de aguas residuales y sus características mas importantes para hacer un proceso que garantice mayor remocion de los contaminantes.

¿Por qué se analizan estas tecnologías?

Contenido 

Las tecnologías que a continuación se describen, fueron las 17 preseleccionadas a ser implementadas en la PTAR el salitre, Bogotá, Colombia. Es un amplio portafolio para elección teniendo en cuenta que tan solo una fue implementada, dentro de los criterios de evaluación utilizados se tiene (Área necesaria para implementación, costos, porcentaje de depuración, ventajas y desventajas).

Tecnologías de tratamiento de aguas residuales secundario……………………..



Horóscopo ambiental ………



Cuerpo superficial de letras………………………….

Cont@cto: tdeaguasresiduales@gmail.com

Lodos Activados con Difusores de Aire ¿Qué es?

Tomado de: https://www.iagua.es/blogs/bettys-fariasmarquez/conocimientos-basicos-plantas-tratamiento-aguasresiduales-modulo-iii

Ventajas - Bajo costo inicial del sistema - Buena confiabilidad de las unidades de proceso .

- Mínimo riesgo de producción de olores por reducido tiempo de estadía en la planta y por disponer de condiciones aerobias en el proceso.

- Amplia experiencia a nivel mundial.

- El sistema permite flexibilidad en la operación cuando se presentan grandes variaciones de carga orgánica e hidráulica.

Desventajas - Limitación de la capacidad de carga

de

DBO.

- Distribución pobre de la carga orgánica

.

- Requerimiento de 4 a 8 horas

El tratamiento de aguas residuales con lodos activados constituye la tecnología más versátil y difundida en todo el mundo. Consiste de un tratamiento biológico de flujo continuo caracterizado por la suspensión de microorganismos aeróbicos mantenidos en estado homogéneo a través de la agitación y turbulencia inducida por aireación.

Los microorganismos se utilizan para oxidar la materia orgánica coloidal y soluble, convirtiéndola en dióxido de carbono y agua, en presencia de oxígeno molecular.

Este proceso es usualmente precedido por una sedimentación primaria. La mezcla de microorganismos y aguas residuales producida en los tanques de aireación es conocida como licor mixto, y se transfiere a los clarificadores para la separación de líquidos y sólidos. Los microorganismos precipitados en esta etapa, son recirculados y enviados de nuevo a los tanques de aireación para ser mezclados con las aguas residuales a la entrada del proceso, mientras que los sólidos son enviados a las instalaciones de manejo de lodos. La concentración de lodos recirculados determina la cantidad de sólidos en suspensión en el licor mixto (SSLM) desarrollado y mantenido en los tanques. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 27)

¿Como funcionan los Lodos Activados con Difusores de Aire Consiste de un tratamiento biológico de flujo continuo caracterizado por la suspensión de microorganismos aeróbicos mantenidos en estado homogéneo a través de la agitación y turbulencia inducida por aireación. Los microorganismos se utilizan para oxidar la materia orgánica coloidal y soluble, convirtiéndola en dióxido de carbono y agua, en presencia de oxígeno molecular. Este proceso es usualmente precedido por una sedimentación primaria. La mezcla de microorganismos y aguas residuales producida en los tanques de aireación es conocida como licor mixto, y se transfiere a los clarificadores para la separación de líquidos y sólidos. Los microorganismos precipitados en esta etapa, son recirculados y enviados de nuevo a los tanques de aireación para ser mezclados con las aguas residuales a la entrada del proceso, mientras que los sólidos son enviados a las instalaciones de manejo de lodos. La concentración de lodos recirculados determina la cantidad de sólidos en suspensión en el licor mixto (SSLM) desarrollado y mantenido en los tanques. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 27)

como tiempo de aireación .

- Reacción adversa frente a varia-

Esquema: Flujograma Lodos activados con difusores de aire.

ciones extremas de la carga hidráulica, orgánica o tóxica

3 Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

Lodos Activados con Oxígeno Puro ¿Qué es?

La oxigenación se realiza en etapas dentro de un reactor cubierto, en el que se recircula el gas hasta que se alcanza una reducción del nivel de pureza del sistema y de la masa sin disolver. Después de esto, el O2 no puede rehusarse más y debe ser purgado a la atmósfera. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 28)

Ventajas -Reducción de los requisitos de energía para disolver el oxígeno en las aguas residuales .

-Reducción de los volúmenes requeridos de los tanques de

Esquema: Flujograma Lodos Activados con Oxigeno Puro

aireación

.

-Mejoramiento de la biocinética del sistema de lodos activados

.

-Capacidad para tratar efluen-

tes con altas concentraciones de

DBO

soluble

.

-Adaptabilidad a las variaciones

extremas

de

caudal.

- Mejor control de olores .

Desventajas -Complejidad de la operación -Alto nivel de mantenimiento y de atención para la operación

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

¿Cómo funcionan los Lodos Activados con Oxigeno Puro?

Se introduce oxígeno de alta pureza en la primera etapa del sistema que fluye con las aguas residuales que se tratan en los tanques de oxigenación. La transferencia de masa de las burbujas de oxígeno al licor mixto es impulsada por alta presión.

Los compuestos volátiles se eliminan parcialmente a través del proceso de oxigenación y salen del reactor. Los metales son también parcialmente eliminados en los lodos de exceso acumulados. El licor mixto es tratado en los clarificadores y el lodo espesado se recircula a la primera etapa. El oxígeno de alta pureza se puede producir en las plantas de tratamiento usando generadores criogénicos o de adsorción por presión variable, o alternativamente, también puede ser adquirido en el mercado y almacenado en las Plantas. Esta alternativa de tratamiento consta de un generador de oxígeno, un tanque de almacenamiento de oxígeno líquido para la capacidad de carga de reserva y de consumo máximo, y aireadores. Los lodos activados con oxígeno puro es una tecnología buena para reducir los costos de construcción en nuevas instalaciones, donde es necesario un eficaz control de olores, una alta concentración de oxígeno disuelto en el efluente, una baja cantidad, una alta concentración de los lodos de exceso y donde se requiera reducir el tiempo de aireación. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 28)

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Zanja de oxidación ¿Qué es?

Una zanja de oxidación es una modificación del proceso de tratamiento biológico por lodos activados que utiliza tiempos de retención de sólidos (TRS) prolongados para eliminar la materia orgánica biodegradable. Los sistemas típicos de tratamiento por zanjas de oxidación consisten en canales únicos o múltiples con una configuración ovalada, de anillo, o de herradura. Rotores de aireación montados horizontal o verticalmente facilitan la circulación y transferencia de oxígeno, además de la aireación en la zanja. Sus instalaciones se suelen construir en concreto reforzado . (CAR Cundinamarca, 2011, p. 30)

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

¿Como funcionan las zanjas de oxidación?

Ventajas - Bajo costo inicial del sistema - Buena confiabilidad de las unidades de proceso .

- Mínimo riesgo de producción de olores por reducido tiempo de estadía en la planta y por disponer de condiciones aerobias en el proceso.

- Amplia experiencia a nivel mundial.

- El sistema permite flexibilidad en la operación cuando se presentan grandes variaciones de carga orgánica e hidráulica.

Desventajas - Limitación de la capacidad de carga de DBO. - Distribución pobre de la carga orgánica .

- Requerimiento de 4 a 8 horas como tiempo de aireación .

- Reacción adversa frente a varia-

ciones extremas de la carga hidráulica, orgánica o tóxica

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Esta alternativa de tratamiento secundario también puede ser precedida por clarificación primaria. La utilización de filtros terciarios será necesaria, dependiendo de los requerimientos del efluente. Es de vital importancia proceder con clarificación secundaria y desinfección; además, también puede requerirse re-aireación antes de la descarga. El flujo en las zanjas de oxidación es aireado y se mezcla con los lodos activados recirculados de los clarificadores secundarios. La circulación del licor mixto se realiza con rotores de aireación superficiales. El proceso de mezclado arrastra oxígeno en dicho licor para fomentar el crecimiento de los microorganismos; la velocidad de mezcla asegura el contacto de éstos con las aguas residuales entrantes. La aireación incrementa drásticamente la concentración de oxígeno disuelto (OD), pero disminuye a medida que la biomasa capta el oxígeno mientras el licor mixto atraviesa la zanja. Si los TRS de diseño son seleccionados para la nitrificación, entonces un alto grado de ésta se llevará a cabo. Puede añadirse un tanque anaeróbico antes de la zanja para mejorar la remoción de fósforo biológico. Esta tecnología es aplicable en casos en los que el tratamiento de lodos activados (convencional o de aireación extendida) sea adecuado. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 30)

Reactor de carga secuencial ¿Qué es?

Ventajas En un sistema de Reactores Discontinuos Secuenciales (Sequencing Batch Reactor, SBR, por sus siglas en inglés), las aguas residuales se añaden a un "reactor único" de carga, equipado para eliminar los componentes no deseados, y luego descargarlos. El funcionamiento de un SBR consta de 5 pasos básicos . (CAR Cundinamarca, 2011, p. 33)

-La ecualización, la decantación primaria y secundaria y el tratamiento biológico se pueden realizar en el mismo tanque.

-Existe

Esquema: Flujo de un reactor de carga secuencial.

Flexibilidad y control de

operación.

-Área de terreno mínima.

-Ahorros

de costo de capital al

eliminar clarificadores y otros

equipos.

-clarificadores

y otros equipos.

Puede remover Nitrógeno y Fósforo.

Desventajas -Se

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

requiere un alto nivel de

sofisticación para las secuencias y controles.

¿Como funciona un reactor de carga secuencial?

-Mayor nivel de mantenimien-

to asociado a controles sofisticados, interruptores y válvulas

El funcionamiento de un SBR consta de 5 pasos básicos: Homogenización, Llenado, Reacción, Fijación, y Vaciado. El SBR realiza la ecualización, el tratamiento biológico, y la sedimentación secundaria en un solo tanque utilizando una secuencia de control programado. Para optimizar el rendimiento del sistema, dos o más reactores de proceso por carga son utilizados en una serie predeterminada de operaciones. En un sistema convencional de lodos activados, este proceso unitario se logrará mediante el uso de varios reactores separados. El sistema SBR consiste en un tanque, equipos de aireación y mezclado, un sedimentador y un sistema de control. Las características centrales del sistema incluyen la unidad de control y los interruptores automáticos y válvulas que determinan la secuencia y el tiempo de las diferentes operaciones. El uso de SBR es adecuado para aguas residuales caracterizadas por condiciones de flujo bajo o intermitente, por lo general para flujos de 5 MGD o menos. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 33)

automáticos.

- Potenciales

descargas de los

lodos flotantes o estabilizados durante la etapa de sedimentación - Potenciales

conexiones de los

dispositivos de aireación dependiendo del fabricante - Requerimientos de ecualiza-

ción después del SBR, dependiendo de los procesos posteriores.

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Filtro Percolador. (Medio plástico) ¿Que es?

Ventajas - Proceso biológico sencillo y confiable.

- Eficaz en el tratamiento de altas

concentraciones

de

material orgánico.

- Reduce rápidamente la DBO soluble.

- Presenta unidades eficien-

tes de nitrificación

Desventajas

Los Filtros Percoladores (FP) se utilizan para remover la materia orgánica de las aguas residuales.

El FP es un sistema de tratamiento aeróbico que utiliza microorganismos unidos a un medio para eliminar la materia orgánica de las aguas residuales.

(CAR Cundinamarca, 2011, p. 36)

- Puede ser necesaria la utilización de tratamientos adicionales para cumplir con normas estrictas.

- Puede haber acumulación de exceso de biomasa - Requiere atención regular por parte del operador - Alta incidencia de obstrucciones - Necesita de bajas cargas dependiendo del medio filtrante

¿Cómo funcionan los filtros precoladores?

Dentro de los FP se lleva a cabo un proceso de crecimiento por aglomeración (en comparación con el proceso de crecimiento en suspensión) que permite que la materia orgánica en las aguas residuales sea absorbida por la población de microorganismos (bacterias, hongos, algas y protozoos) que se encuentran en el medio plástico en forma de película biológica o capa de lodo. A medida que los flujos de aguas residuales penetran el medio, los microorganismos se adhieren al medio plástico y forman la película. El material orgánico es entonces degradado por los microorganismos aeróbicos en la parte exterior de la capa de lodo. Su espesor aumenta con el crecimiento microbiano provocando que el oxígeno no pueda penetrar dicha capa, por lo que se desarrollan condiciones anaeróbicas. El sistema de drenaje recoge las partes de la capa de lodo que se desprenden, para ser llevadas al clarificador. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 36)

- La flexibilidad y el control Esquema: Flujograma filtro percolador.

son limitados - Problemas de olores, crecimiento de Bacterias Filamen-

tosas y vectores

7 Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

Discos biológicos rotatorios ¿Qué son ?

Ventajas Los Discos Biológicos Rotatorios (Rotating Biological Contactor, RBC, por sus siglas en inglés) consisten de una serie de discos de poli estireno o de cloruro de polivinilo (PVC), espaciados unos de otros y sumergidos en aguas residuales donde rotan. Los discos cilíndricos de plástico están acoplados a un eje horizontal, cuya longitud típica oscila entre 3,5 y 7,5 metros. Los RBC están parcialmente sumergidos en un tanque que contiene las aguas residuales, rotando a una velocidad que fluctúa desde 1 hasta 1,6 revoluciones por minuto, permitiendo que se lleve a cabo la aireación, así como el desprendimiento de los sólidos.

(CAR Cundinamarca, 2011, p. 38) Esquema: Discos biológicos rotatorios

- Buena separación de Lodos.

- Presenta mayor tiempo de contacto que los Filtros Percoladores.

- Puede cumplir límites estrictos en la descarga de 10 mg/L de DBO y SST

Desventajas - Frecuentes problemas de operación asociados al diseño mecánico y otros componentes.

- Aguas residuales concentradas requieren de múltiples unidades o un enfoque de alimentación escalonada - Es común encontrar quejas

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

por olores debido a la carga excesiva de material orgáni-

¿Cómo funcionan los discos biológicos rotatorios?

Los requerimientos de pre tratamiento para los RBC incluyen clarificación primaria o tamizado fino, y clarificación secundaria. Los diseños típicos incluyen un número de RBC en serie, lo que genera múltiples etapas, dependiendo del nivel de tratamiento requerido. Generalmente se utilizan cuatro etapas para alcanzar los niveles de remoción de DBO adecuados, pero pueden agregarse etapas adicionales para iniciar la nitrificación. Frecuentemente se utilizan dispositivos mecánicos o neumáticos para rotar los RBC. Para la configuración neumática, se colocan recipientes en la periferia de los discos y, se dispara aire a dichos recipientes utilizando difusores de aire. La liberación del aire en los recipientes crea una fuerza de empuje que causa el giro del eje.

(CAR Cundinamarca, 2011, p. 38)

co - Costo relativamente alto comparado con otros sistemas de película fija, como los filtros percoladores - Requiere de cubiertas para proteger a los discos de otros elementos

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Biorreactores de membrana ¿Que es?

Ventajas - Aumenta la calidad del efluente - Fácil de automatizar -Menor necesidad de terreno ya que cuenta con cortos tiempos de retención hidráulico.

Es la combinación de dos procesos; degradación biológica y separación por membrana, en uno único en el que los sólidos en suspensión y microorganismos responsables de la biodegradación son separados del agua tratada mediante una unidad de filtración por membrana. ¿Pero esto que quiere decir? Para entender bien el concepto, tendremos que conocer la definición de biorreactor y membrana.

- Comparativamente, menor generación de lodos

Un biorreactor es un sistema que mantiene activamente un ambiente biológico. Por otro lado una membrana es una barrera que detiene ciertas moléculas. Uniendo los dos conceptos, damos por entendido que un biorreactor de membrana es un proceso de filtración de agua residual, pero al haber en el tratamiento de agua filtros de todo tipo, un biorreactor de membrana se convierte en un tratamiento secundario, es decir, un complemento del tratamiento del ya que filtra partículas muy pequeñas que quedan en las aguas tratadas.

- Baja concentración de bacterias, SST, DBO y Fósforo en el efluente, facilitando altos niveles de desinfección

Esta tecnología se presenta como una novedosa forma de depuración de las aguas, pero su investigación y comercialización comenzó hace unos treinta años, cuando en Japón se empezó a considerar como un sistema óptimo para el tratamiento de las aguas residuales la combinación de membranas y un proceso biológico.

- Tiene posibilidad para eliminar los clarificadores secundarios y reducir el volumen del tanque de aireación

Desventajas — Costos de Capital y Operación típicamente más altos, incluyendo limpieza de membranas y remplazos eventuales de las mismas.

- Limitaciones hidráulicas por la cantidad de agua que las membranas pueden tratar.

- Las condiciones de operación favorecen la producción de espuma de desinfección

- Provee flexibilidad y permite la expansión modular. Potenciales ahorros de costos de capital debido a la eliminación de clarificadores y otros equipos .

- Costos de Capital y Operación típicamente más altos, incluyendo limpieza de membranas y remplazos eventuales de las mismas.

Tomado de: https://www.aguasresiduales.info/investigacion-desarrollo-innovacion/tesis-doctorales/biorreactores-demembrana-aplicados-al-tratamiento-de-aguas-residuales-urbanas-y-su-influencia-en-la-calidad-del-agua-tratada

¿Como funciona los biorreactores de membrana?

Los biorreactores de membrana tienen dos partes principales que son: - Reactor biológico: Es el que se encargado de biodegradar los compuestos orgánicos que siguen presentes en las aguas tratadas anteriormente - Modulo de membranas: Es el encargado de hacer la separación física de los flóculos yel agua a través de un filtro.

Según esto tambien existen dos tipos de configuraciones para los biorreactores: - Sistema sumergido: Las membranas se sitúan dentro del propio reactor biológico, eliminando las necesidades de bombeo y aprovechando la agitación mecánica de la aireación. Generalmente se coloca un difusor de aire justo debajo del módulo de la membrana para suministrar el aire necesario para homogeneizar el contenido del tanque, para el proceso biológico y para la propia limpieza de la membrana.

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- Sistema externo: En esta configuración la mezcla es recirculada desde el biorreactor hasta la unidad de membrana que se dispone externamente a la unidad biológica. La fuerza impulsora es la presión creada por la alta velocidad del flujo a través de la superficie de la membrana

Reactor de biopelícula de lecho móvil ¿Que es?

Ventajas - Requiere un área de terreno pequeña - Efectividad demostrada a bajas temperaturas

El reactor de lecho móvil MBBR es un proceso biológico aerobio (presencia de oxigeno) empleado para el tratamiento de aguas residuales. Este tratamiento consiste en la degradación de la materia orgánica por parte de bacterias aerobias. El cultivo bacteriano encargado de la depuración se encuentra en forma de biopelícula adherido a soportes de alta superficie. Estos soportes se encuentran sumergidos y en movimiento en el reactor biológico. Estos soportes se encuentran sumergidos y en movimiento en el reactor biológico. Esta tecnología permite aumentar la capacidad de depuración de una instalación ya existente sin necesidad de aumentar el volumen del reactor.

- Puede adaptarse a los tanques existentes del sistema de lodos activados

Esta tecnología se propuso en los años noventa, y desde entonces se han construido más de 100 plantas de tratamiento usando estos reactores en al menos 17 países en distintos continentes, usadas para diferentes tratamientos de aguas municipales e industriales, así como para la eliminación de materia orgánica, nitrificación y eliminación de nitrógeno.

- Operación simple en comparación con otros sistemas como el IFAS La retención de biomasa en el clarificador es independiente, por lo tanto, la carga de sólidos en la unidad de la separación sólidos/líquidos se reduce considerablemente comparado a los sistemas de lodos activados.

¿Como funciona los reactors de biobepilucula de lecho movil ?

Los reactores de biopelícula de lecho móvil, tiene ciertas partes fundamentales, las cuales son:







Biopelícula: En ellas se encuentran los cultivos bacterianos para la degradación.

Soportes: Los soportes son donde se encuentra adheridas las biopelículas. Son plásticos que se mueven en el reactor biológico mediante la agitación .

Sistemas de agitación: Es el sistema que mantiene en suspensión el medio dentro del reactor .

Así mismo pueden haber dos tipos de sistemas de agitación:



Tomado de: https://www.nyfdecolombia.com/plantas/plantas-mbbr

Agitación mecánica: En la agitación del Relleno MBBR mediante la aplicación de un Mixer, se genera una turbulencia en la parte superficial de la masa de agua, lo que permite un arrastre constante gran volumen de aire y su mezcla constante con el relleno.

Este contacto con el aire, no solo aporta oxigeno vital para los microorganismos, sino que a su vez aporta el aire suficiente para la oxidación de la materia orgánica en procesos

- No requiere retro-lavado de los tamices usados para retener el medio de empaque dentro de los procesos

- Como es un proceso de flujo continuo, no requiere de un ciclo operacional especial para el control del grosor de la biopelícula.

- Ofrece la misma flexibilidad que los sistemas de lodos activados.

- Se puede configurar con múltiples reactores sin la necesidad de bombear o recircular los lodos activados.

- Es adaptable a actualizaciones o expansiones para Plantas a nivel Municipal

Desventajas - Puede requerirse adición de productos químicos para mejorar las características del licor mixto estabilizado.

- Requiere de tamizado para prevenir pérdida del medio plástico y daños en las bombas

aerobico - anaerobico.

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Filtro Aireado Biológico ¿Que es?

Ventajas - Se pueden obtener altos niveles de nitrificación - Reducción de necesidades de terreno como resultado de la disminución de los requerimientos de clarificación secundaria - Configuración modular, lo que facilita las etapas durante la instalación Reducción del número de parámetros que deben ser controlados, permitiendo facilidades de operación.

Los Filtros Aireados Biológicos (Biological Aerated Filter, BAF, por sus siglas en inglés) son sistemas de tratamiento de flujo alto y descendente con película fija capaces de remover la materia orgánica soluble y en suspensión. El efluente primario alimenta el filtro por la parte superior y este fluye hacia abajo a través del empaque, el cual es un medio granular. Este medio provee a los microorganismos un área superficial extensa para crecer. El aire se introduce al empaque del lecho y fluye en dirección opuesta a las aguas residuales (flujo ascendente).

La porción superior del empaque es responsable de la absorción y oxidación de la DBO en adición al filtrado de sólidos. La franja del empaque debajo del nivel donde se introduce el aire actúa como zona de pulido para la remoción de los SST y puede reducir los requerimientos de la clarificación secundaria. El retro-lavado periódico del medio de filtrado en conjunto con aire turbulento se realiza utilizando el efluente tratado. Este procedimiento de mantenimiento elimina el crecimiento biológico excesivo y los sólidos suspendidos.

Desventajas F- alta de experiencia en proyectos a gran escala - Pocos beneficios en combinación con otros procesos de tratamiento (como filtros percoladores y lodos activados convencionales), lo que limita la posibilidad de ajustes

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Tomado de: http://www.ecodena.com.pe/filtros-biologicos-y-percoladores.html

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

Reactor de Biopelícula de Lecho Fluidizado ¿Qué es?

Los reactores de biopelícula de lecho fluidizado (están llenos con un tipo de material de soporte; generalmente plástico, arena o carbón activado que permite el crecimiento biológico bacteriano y que es expandido (fluidizado) por el movimiento ascendente del agua residual. El oxígeno es generalmente añadido en un tanque adyacente al reactor, ya que su aplicación directa en el FBBR podría producir la descarga del medio con el efluente. La recirculación del efluente es necesaria para alcanzar las velocidades del fluido dentro de los tiempos de retención hidráulicos requeridos, (5 y 20 minutos). La estabilización de la biopelícula es clave en la operación de reactores de lecho fluidizado. A medida que la biopelícula crece, el material de soporte se hace más ligero y es acumulado en la superficie donde puede ser periódicamente agitado y removido.

Ventajas - Efluente de alta calidad con concentraciones bajas de SST y DQO - Sistema de operación confiable y relativamente simple - La eficiencia volumétrica del FBBR puede ser significativamente mayor que la de los sistemas de Lodos Activados - Gran área superficial específica para el crecimiento de la biopelícula.

- Alta concentración de Biomasa activa con altas tasas de reacción y por lo tanto una pequeña área requerida

Desventajas - Problemas operacionales pueden

ocurrir debido a la estratificación del lecho, lo cual ocurre cuando las partículas del material no son lo suficientemente uniforme en tamaño.

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

El diseño del sistema de distribución del caudal es de vital importancia ya que debe reducir corto circuitos del flujo y una expansión irregular del lecho. Generalmente, los rectores de biopelícula de lecho fluidizado son usados para el tratamiento de aguas subterráneas contaminadas con sustancias peligrosas debido a que los largos tiempos de retención de sólidos permite el desarrollo de los microorganismos necesarios para degradar compuestos tóxicos. Adicionalmente, FBBR empacados con carbón activado tienen la habilidad de absorber fuertes cargas de compuestos tóxicos no-biodegradables

- Bajas cargas superficiales, debido a limitaciones en la transferencia de oxígeno a la biopelícula - Bajas tasas de crecimiento en la biopelícula ya que se desprende constantemente del material de soporte durante fluidización - Las altas tasas de recirculación requerida para mantener la velocidad ascendente puede incrementar los costos por bombeo

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Ventajas

Lodos Activados de Eje Profundo ¿Qué es?

- Utiliza entre 10-20% del terreno requerido por plantas convencionales de lodos activados de capacidad equivalente.

- Los bajos requerimientos de energía y costos de mantenimiento contribuyen a reducir los costos de operación en aproximadamente un 50%, comparado con sistemas convencionales.

- La reducción del área de superficie , se traduce en menor generación de olores.

- Los niveles altos de oxígeno reducen la formación de compuestos orgánicos volátiles (COV).

- Los procesos no se ven afectados por los cambios climáticos .

El proceso de lodos activados de eje profundo es una modificación del proceso de lodos activados. Esencialmente, se utiliza un eje o “tanque” vertical en vez de los tanques de aireación superficial utilizados en un sistema convencional.

El resultado de esta configuración vertical es un aumento en el contenido de oxígeno disuelto del licor mixto, que incrementa el nivel de actividad biológica en el bioreactor. El proceso puede acomodar cargas de alto nivel orgánico con menos aireación, debido a que realza la transferencia de oxígeno que es función del incremento en la presión por la profundidad y del tiempo de contacto de burbujas. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 49)

Desventajas - El costo capital de esta tecnología es de $3 a $5 dólares por galón de flujo instalado, que es equivalente a aproximadamente entre $1.600.000 y $2.600.000 pesos por metro cúbico de flujo instalado.

- El eje se puede corroer dependiendo en las características geológicas de la zona.

-La construcción del eje puede impactar las aguas subterráneas.

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Lodos Activados en Película Fija Integrada (IFAS) Los lodos activados en película fija integrada (Integrated Fixed Film Activated Sludge, IFAS, por sus siglas en inglés) incluyen todo tipo de lodos activados con un medio fijo en un reactor de crecimiento suspendido que incremente la cantidad de biomasa disponible para el tratamiento. El tipo de medio varía en los diferentes sistemas de lodos activados en película fija integrada, éstos usualmente son fabricados de soga, esponja o de un material plástico. Los sistemas IFAS pueden ser implementados en sistemas existentes de lodos activados. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 51)

Ventajas -Mayor capacidad por volumen comparada con los lodos activados convencionales.

- Aumenta la biomasa sin aumentar la carga a los clarificadores.

- Resiembra de la fase suspendida

Desventajas Esquema general de sistema Lodos Activados en Película Fija Integrada (IFAS)

- Requiere soporte adicional comparado con los sistemas convencionales

de

lodos

activados (Filtrado de medio de retención, Diferentes medios de aireación son requeridos dependiendo de la tecnología utilizada, Mayor número de aireadores son necesarios dado al aumento de la biomasa en el medio, Ne-

cesitan filtros con aberturas Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

más finas para proteger el medio

¿Cómo funcionan Lodos Activados en Película Fija Integrada (IFAS) ?

.

- Requiere control de la biopelícula - Requiere el manejo y el mantenimiento del medio.

La ventaja de los IFAS sobre los lodos activados convencionales es que permiten una expansión significativa del tratamiento sin la necesidad de proveer tanques de aireación adicionales, lo cual resulta muy efectivo para la remoción de nutrientes biológicos. Esta alternativa de tratamiento secundario también posee una alta resistencia a choques de carga y aumenta significativamente la capacidad de los clarificadores existentes. La alta concentración total de biomasa de los procesos de los lodos activados en película fija integrada permite cargas volumétricas orgánicas mayores al reactor, lo cual es similar a los procesos convencionales de aireación de lodos activados y produce un efluente tratado de calidad igual o mejor a la de los lodos activados convencionales. (CAR Cundinamarca, 2011, p. 51)

- Requiere trampas de espuma por problemas de éstas en la superficie.

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Filtro biológico activado ¿Que es?

Es un sistema de filtrado natural cuya función fundamental es la eliminación de los contaminantes y sustancias tóxicas, por medio de la neutralización y transformación de sus componentes contaminantes o tóxicos.

Estos filtros biológicos no son más que, una reproducción de la naturaleza de los ecosistemas marinos, donde el desarrollo de las estrategias simbióticas produjo una adaptación al entorno por medio del reciclado y recirculación de la materia, transformándola en elementos disponibles y de baja o nula toxicidad.

El rendimiento que aporta de depuración está entorno al 80% 90%.

“Olvidamos que el ciclo del agua y el ciclo de la vida son uno mismo .”

Ventajas -Menor consumo de energía.

Como funciona un filtro biológico activado

-No requiere sistema de aireaEl sistema de depuración se basa en la doble decantación de residuos sólidos de las aguas fecales.

ción.

-Reduce rápidamente el oxigeno biológico disuelto en las aguas aplicadas.

Cuando dichos sólidos se depositan en el fondo, son descompuestos por bacterias anaeróbicas, resultando de dicho proceso lodos de poca aleación residual, los cuales por medio de bacterias aeróbicas se descomponen producien-

-Estabilidad y resistencia.

Desventajas -Atención constante del operador.

-Problemas de olores y vectores.

-Se requieren cargas bajas de DBO para poder satisfacer los límites de calidad en la descarga

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Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

Filtro precolador—Contacto de solidos ¿Qué es?

Ventajas -Estabilidad y resistencia a

Esta tecnología permite que la materia orgánica suspendida en las aguas residuales sea absorbida por una población de microorganismos (aeróbicos, anaeróbicos y bacterias facultativas, hongos, algas y protozoarios) fijados al medio como una película biológica (aproximadamente de 0,1 a 0,2 mm de espesor).

Al fluir el agua a través del filtro, los microorganismos que se encuentran en el agua se van fijando gradualmente al medio (roca, o superficie de plástico) y forman una película. Los microorganismos en la parte superior de esta película degradan la materia orgánica. Al hacerse la película más gruesa , estos pierden su habilidad de fijarse al medio, desprendiéndose y cayendo del filtro.

Este proceso es conocido como despellejamiento.

Filtro precolador—contacto de solidos en u n proceso de tratamiento de agua residuales

las variaciones de carga -Eficiencia

volumétrica

y

menor consumo de energía para la remoción de la DBO -Se requiere un nivel básico de tecnología y experiencia para operar el sistema

-Tiempos de retención cortos que reducen el tamaño del tanque de aireación .

-Efectividad tratando altas concentraciones orgánicas dependiendo del tipo de medio utilizado

Desventajas

-Requiere

una

atención

constante del operador Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

-Se pueden presentar problemas con vectores y olo-

Como funciona un filtro precolador – Contacto de solidos -Los sólidos que se desprenden del medio son recolectados en un sistema de drenaje en el fondo y son transportados a un tanque de contacto aeróbico.

-El líquido de este drenaje es aireado por menos de una hora alcanzando una mayor remoción de DBO y floculación de sólidos.

-Después del tanque de contacto, el flujo es conducido a un clarificador secundario para sedimentar los sólidos.

-Con los niveles altos de sólidos suspendidos en el caudal que sale del tanque de contacto, se ha constatado que los clarificadores con cámara de floculación en el centro pueden maximizar la captura de éstos.

-Esta tecnología utiliza una carga de 0,3 a 1,2 kg DBO/m3 -día y un tiempo de retención de sólidos de 0,3 a 2,0 días. La concentración de los sólidos suspendidos en la mezcla de lodos varía de 1.000 a 3.000 mg/L.

res - Es posible la acumulación

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Filtro precolador - Lodos activos ¿Que es?

Ventajas - La capacidad del Filtro Percolador para proporcionar una selección biológica, mejora las características de sedimentación de los lodos activados.

- Rapidez en la remoción de DBO en el efluente .

- Se requiere un nivel básico de tecnología y experiencia para operar el sistema .

La configuración del proceso de Filtro Percolador Grueso y lodos activados es idéntica a la del sistema de filtro percolador- lodos activados. Sin embargo, el primero, opera con mayores cargas de materia orgánica.

El sistema de filtro percolador grueso es utilizado para remover una parte de la carga de DBO y ayuda a la estabilización del proceso, particularmente cuando hay fluctuaciones repentinas en la carga de contaminantes. Los tanques de aireación son emplead

- Eficiencia volumétrica y menor requerimientos de consumo de energía para la

Esquema de funcionamiento

remoción de la DBO

Desventajas - La incidencia de bloqueo u obstrucciones

es

relativa-

mente alta .

- Es posible la acumulación de exceso de biomasa la cual puede no estar cumpliendo con la condición aeróbica, afectando el rendimiento del proceso .

- Se requieren cargas muy bajas de DBO para poder satisfacer las normas de cali-

dad del agua .

- Se pueden presentar problemas por vectores y olores

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Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

Filtro percolador grueso – lodos activados

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

La configuración del proceso de Filtro Percolador Grueso y lodos activados es idéntica a la del sistema de filtro percolador- lodos activados. Sin embargo, el primero, opera con mayores cargas de materia orgánica. El sistema de filtro percolador grueso es utilizado para remover una parte de la carga de DBO y ayuda a la estabilización del proceso, particularmente cuando hay fluctuaciones repentinas en la carga de contaminantes.

Los tanques de aireación son empleados para tratar la materia orgánica que no es removida por el proceso de filtro percolador grueso. Este sistema de tratamiento combinado puede operar con una carga de 1,2 a 4,8 kg DBO/m3 -dia y un tiempo de retención de sólidos de 2,0 a 7,0 días. La concentración de los sólidos suspendidos en la mezcla de lodos varía de 2.500 a 4.000 mg/L.

Ventajas

Desventajas

- Posee estabilidad y resistencia a las variaciones de carga

- Posible acumulación de exceso de biomasa que no presenta una condición aeróbica, pudiendo afectar el rendimiento del proceso (el espesor de la biomasa es controlado por la carga hidráulica, el tipo de material del medio filtrante, las características de la materia orgánica, la temperatura y la naturaleza del crecimiento biológico).

- Eficiencia volumétrica y menor requerimientos de consumo de energía para la remoción de la DBO

- La capacidad del Filtro Percolador para proporcionar una selección biológica, mejora las características de sedimentación de los lodos activados.

- Alta calidad del agua tratada con el proceso de lodos activados - Efectividad tratando altas concentraciones orgánicas dependiendo del tipo de medio utilizado Rapidez en la remoción de DBO en el efluente



- Requiere una atención constante del operador.

- La incidencia de bloqueo u obstrucciones es relativamente alta - Se pueden presentar problemas con vectores y olores - Los clarificadores requieren una gran cantidad de área para manejar altas concentraciones de lodos del tanque de aireación .

Se requiere un nivel básico de tecnología y experiencia para

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Filtro percolador grueso – lodos activados

La combinación de estos dos procesos, representa la fortaleza de este sistema, con la excepción de que la recirculación de lodos activados regresa directamente al filtro percolador y no a un tanque de aireación. El filtro biológico tiene un material de empaque de alto rendimiento que utiliza plástico en lugar de rocas como en el caso de un sistema de biofiltros activados. La carga de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) al sistema es comparable a la de un sistema de combinación de filtros percoladores - lodos activados.

Filtro Biológico- Lodos Activados

Tomado de: https://www.car.gov.co/uploads/files/5aec916f61396.pdf

Ventajas

Desventajas

- Posee estabilidad y resistencia a las variaciones de carga

- Es posible la acumulación de exceso de biomasa la cual puede no estar cumpliendo con la condición aeróbica, afectando el rendimiento del proceso

- Eficiencia volumétrica y menores requerimientos de consumo de energía para la remoción de la DBO - Buena capacidad del filtro percolador para proporcionar una selección biológica que mejore las características de decantación de los lodos activados

- Requiere una atención constante del operador

- Rapidez en la reducción de DBO en las aguas residuales tratadas

- Se pueden presentar problemas por vectores y olores

- Se requiere un nivel básico de tecnología y experiencia para operar el sistema

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- La incidencia de bloqueo u obstrucciones es relativamente alta

- Se requieren cargas muy bajas de DBO para poder satisfacer las normas de calidad del agua

Actividades para profundizar Cuerpo superficial de letras

Horoscopo ambiental ARIES: filtra tus amistades como las membranas filtran hasta el último contaminante, pueden perjudicar tus relaciones interpersonales TAURO: cuida todo lo que te rodea, el ambiente en el que te encuentras afecta tu armonía.

GÉMINIS: la clave para una relación exitosa es cuidarla y mantenerla en constante aireación.

CÁNCER: en el trabajo se aproximan épocas en las que tendrás que supervisar nuevas tareas.

LEO: cuida tu actitud ya que puede provocar que las personas cercanas a ti se alejan, como cuando en un proceso se generan malos y vectores.

VIRGO: para esta semana tu estado de ánimo mejorara, te sentirás más activo haciendo que uses tu bicicleta para desplazarte a tu trabajo.

LIBRA: para esta semana debes evitar arrojar basuras en lugares donde no es permitido, debes cuidar tu alrededor.

ESCORPION: en estos días como propósito debes bañarte en la mitad de tiempo que lo haces normalmente, ayudando así al cuidado del agua y medio

ambiente.

SAGITARIO: las energías que te rodean van a estar en constante cambio, se aconseja plantar un árbol y así generar nuevas energías.

CAPRICORNIO: Debes hacer la debida separación de las basuras ayudando así al proceso de recolección y disposición final de basuras.

ACUARIO: evita comprar ropa que provenga de pieles animales ayudando a preservas la vida animal.

PISCIS: así como las plantas utilizan energía del sol , utiliza la energía de la mañana para realizar la mayor cantidad de tus tareas , tendrás al tarde libre.

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Facultad Tecnológica.

Tratamiento de Aguas Residuales

Editores Laura Hernández Angela Usaquen Alejandra Puentes Eduardo Mendizabal Cristian León

Hernán Mauricio Rivera Escobar