DIPLOMADO GESTION Y TRATAMIENTO DE LAS AGUAS

RESIDUALES EN EL PER

09 de Julio del 2013

Ponente: Blga. Nancy Carrasco Apaza

Modulo III: BASES PARA EL DISEO -CARACTERIZACION DE AGUAS

RESIDUALES

Modulo III: BASES PARA EL DISEO -CARACTERIZACION DE AGUAS

RESIDUALES

DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

ndice

1. Optimizacin de las aguas residuales en la industria.

2. Muestreo y conservacin de aguas residuales industriales

3. Caractersticas de las aguas residuales : fsicas, 3. Caractersticas de las aguas residuales : fsicas, qumicas y biolgicas; Requeridas para el diseo

4. Caso estudio de la caracterizacin de las aguas residuales

2

1. Optimizacin de las aguas residuales en la industria

Implementar un equipo o comit de efluentes o de manejo ambiental

Planificar el desarrollo de la caracterizacin y optimizacin de los efluentesoptimizacin de los efluentes

Es preciso llevar una muy buena coordinacin con los encargados de produccin respecto a la generacin de efluentes( ejecutores directos)

3

Optimizar la generacin y carga de los efluentes en la industria

Identificar los tipos y fuentes de efluentes

1. Gestionar su control y manejo1. Gestionar su control y manejo

2. Medir los caudales de cada tipo de efluente identificados ( mn 3 veces) en condiciones de produccin mx, min y normales

4

Consideraciones para la caracterizacin de las AR en la optimizacin de procesos industriales

Minimizar la produccin de residuos lquidos y slidos( en derrames contaminan las fuentes lquidas

No diluir los contaminantes con aguas limpias( aguas de enfriamiento, ablandamiento, enfriamiento de bombas, osmosis, calderos..)osmosis, calderos..)

Ser eficientes en el control de la contaminacin medioambiental (llevar un inventario de las generaciones de residuos que maneja, hacer cuadros de seguimiento, tendencias)

Llevar un registro de accidentes e incidentes ambientales ( derrames y otros )

5

Permitir la mxima recuperacin y reutilizacin de las substancias contaminantes(mediante SIG).

La reduccin no tiene que ser de alto costo, es clave identificar un lder( creativo, dinmico que sepa aprovechar los recursos disponibles.

Implementar unidades de medicin que permitan cuantificar las mejoras, manejo y mantenimiento sencillo

Reducidos lo volmenes, es momento de tomar las muestra en los puntos identificados y en la salida final de planta.

6

Ya optimizado!!!

Es preciso tener claro que se espera hacer con c/u de los datos que se tomar en la caracterizacin

Que nos dice c/u de los parmetros que se incluirn en la caracterizacin?

7

Caracterizar los efluentes de una industria para disear su planta de tratamiento.

El requisito fundamental antes de proceder al diseo preliminar o definitivo de una planta de tratamiento de aguas residuales, es haber tratamiento de aguas residuales, es haber realizado el estudio del cuerpo receptor(deber tener en cuenta las condiciones ms desfavorables). El grado de tratamiento se determinar de acuerdo con las normas de calidad del cuerpo receptor RS90 8

DISEO PTAR INDUSTRIAL

Para el diseo se debe considerar las principales fuentes de

C :N :P

Micronutrientes Requerimientos (mg/mg DBO)

Mn 10 x 10-5

Cu 15 x 10-5

Zn 16 x 10-5

Mo 43 x 10-5

Se 14 x 10-10 C :N :P

250: 5 :1

y los micronutrientes

Se 14 x 10

Mg 30 x 10-4

Co 13 x 10-5

Ca 62 x 10-4

Na 5 x 10-5

K 45 x 10-4

Fe 12 x 10-3

Fuente: Eckenfelder,W (1980)

9

Contaminante o condicin del sistema

Concentracin lmite Tipo de pretratamiento

Slidos suspendidos (SS) < 50 a 125 mg/L Sedimentacin, flotacin

Grasas y aceites < 35 a 50 mg/L Remocin de aceite

Iones txicos

Pb

Cu+Ni+CN

Cr+6 + Zn

Cr+3

0.1 mg/L

1 mg/L

3 mg/L

10 mg/L

Precipitacin qumica o intercambio inico

pH 6.0-9.0 Neutralizacin

Alcalinidad 0.5 kg de alcalinidad como CaCO3 / kg DBO removido

Neutralizacin para disminuir alcalinidad

Acidez Acidez mineral libre Neutralizacin

Variacin de carga orgnica

Las aguas residual industriales tienen una gran diversidad de clases, ellas dependen del tipo de produccin que realiza

Los elementos a considerar son Los elementos a considerar son principalmente:

Caudal y composicin:

Variable

Afectada por la produccin y eventos anormales 11

Electricidad

Gas natural

Petrleo

Ingresos

Anlisis de la carga ambiental

Cantidad

producida

Comercializacin

de subproductosProductos

no conformes

DesmedrosArroz

Maz

MateriaPrima

Energa

Productos

Co -Productos

Reducir r el

consumo de agua,

energas..

Partculas

Emisiones

de CO2

Total de

residuos

Residuos

Aguas

residuales

Azcar,

H2SO4,

NaOHAgua

Residuos y otros

Efluentes

12

Anxico

Color caf

pH variable( alcalino)

T : 26 C

DBO5: 1180 mg/L

CARACTERIZACION DE EFLUENTES DE EMPRESA

DE ALIMENTOS

DBO5: 1180 mg/L

DQO: 2150mg/L

NT: 180mg/L

Alcalinidad: 900mg/L

Cloruros: 270mg/L

Sulfatos: 400 mg/L

ST: 2200

SS: 50mg/L13

Anxico : mnima concentracin de oxgeno

Anaerobia : ausencia de oxgeno

Oxgeno:

Relacin DBO DQO

= Relacin DBO TKN

=0.5 Para domstica

2.5

Industria

Color :Oscuro, con tonalidades caf

916- 1478*..... UC ( A 400 nm )

Alcalinidad : 900 mg/L

Temperaturas altas : 40 C

* 09-04

14

Caudal diario y otros

2030405060708090

Q

(

m

3

/

d

a

)

010

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Da

Mantenimiento general Produccin Galletas Produccin ChocolateProductos usadospara limpieza

Detergente industrial,pinoteck,Agua fra.

Detergente industrial,alcohol 70,agua fra y caliente,Vapor.

Detergente industrial,hipoclorito de sodio,agua fra y caliente,Vapor.

15

Documentacin necesaria

1. Conocimientos del proceso y la generacin de efluentes

2. Procedimiento de recepcin y tratamiento de efluentes

3. Documentacin: procedimientos, instructivos,

16

3. Documentacin: procedimientos, instructivos, formatos, documento maestro

4. Plan de accin ante contingencias por efluentes5. Aspectos ambientales asociados a los efluentes

NMFR54 Pg. 1Revisin: 01

Fecha: 06/06/05Aprobado : GFM

Codificacin Parmetros 1:00 05:00 09:00 13:00 17:00 21:00 1:00 05:00 09:00 13:00 17:00 21:00

pH

Vol de recepcin/ envio(m3)

m3

DQO

pH

pH

Vol de recepcin/ envio(m3)

m3

DQO

pH

pH

Vol de recepcin/ envio(m3)

m3

Planta de tratamiento de efluentes

Registro de efluentes

A

Sumatoria( muestra-anlisis)

B

4 a 9

5

4 a 9

15

4 a 9

RTC

ENVIOS POR AREA

Sumatoria( muestra-anlisis)

C

Referencia

10

17

DQO

pH

Mx 35 kl

DQO

rea

pH

Temperatura

DQO

muestra compuesta (13,21,05

)

2. Muestreo y conservacin de aguas residuales industriales

Debe asegurar la obtencin de muestras representativas

Usar conservantes o inhibidores si en necesario en las muestras

Usar conservantes o inhibidores si en necesario en las muestras

Nmero de puntos de muestreo :depende del objetivo de la caracterizacin, no existe un diseo modelo, cada muestreo debe disearse especficamente.

Frecuencia de muestreo: depende del tipo de produccin: considerar max, mn y promedios18

RIESGOS EN TOMA DE MUESTRAS

Accidentes de trabajo

1. Caer en canales de efluentes

2. Golpearse y caer a pozas de efluentes

3. Caer en tanques de tratamiento

4. Resbalar en pisos mojados4. Resbalar en pisos mojados

5. Quemaduras qumicas

6. Inhalacin de gases txicos

Contaminacin

1. Intoxicarse por consumo de efluentes

2. Contraer infecciones estomacales, drmicas, oftlmicas... 19

EPP

20

Proteccin de la Cabeza y la Cara

Proteccin de los Ojos

Proteccin de las Vas Respiratorias

Proteccin de las Manos

21

Condiciones de Muestreo

Lugar: Rio Huaycoloro Fecha:

Parmetros a evaluar

Tiempo de almacenaje (dias hr) 30 d 24 h 28 d 7 d 24-30 h 28 d 24 h 48 hPlstico de 6000 ml 3 3

3

formol 10% 40ml/kg + relajante

EDTA y/o Tiosulfato

y 4C4C

formol 4% 10ml/250m

l

formol 5% 15ml/250m

l

TotalDBO P

5ml HCl 6N 4C

CUADRO: REQUERIMIENTO DE MATERIALES PARA MUESTREO: Frascos y Preservantes

1ml HNO3 y 4CPreservante (cantidad/litro)

3 grageas NaOH

5ml HCl 6N 4C 4C 4C 4C

N puntos de muestreo:

Cianuros A y G DQOCE Turbidez Ssedim SST

Parmetros Biolgicos

CT ParsitosFitoplac-tonZooplac-

ton BentosEnvases y Preservante

Parmetros In Situ Parmetros Fsico-Qumicos

HgMetales Totales D NTKHidrocar-

burospH T OD

Plstico de 6000 ml 3 3Plstico de 1000 ml 3 3 3 9Plstico de 500 ml 3 3 3 9Vidrio de 1000 ml 3 3Vidrio esteril de 500 ml 3 3 6Vidrio ambar de 1000 ml 3 3 6Plstico de 250 ml 3 3 6Bolsas de 2 kg 3 3Vasos de muestreo

45* Elaborado con informacin del Standart Method APHA EDTA: cuando se sospecha presencia de metales pesados

Tiosulfato: cuando hay cloro residual en las aguas22

Toma de muestra

Muestras: Puntuales, compuestas, horarias

Lugar de colecta de muestras: tuberas, canales, tanques,Parshall

Toma de muestra: de zona de buena mezcla

Muestras biolgicas no se pueden tomar muestras compuestas, slo puntuales ( 8 horas para tiempo de anlisis: CT,CF, DBO5..

La muestra siempre debe ser proporcional al caudal

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Programa de evaluacin

Puntos de muestreo

Parmetros de CampoAnlisis de Laboratorio

Parmetros (mg/L)

Col

or

Q

**

OD

(mg/L) pH

T

(C)

DQ

O

DB

O

NT

K PT

SS

T

SS

V MS

Bioindica

dores CF

Afluente d d d d d s s s d s mAfluente d d d d d s s s d s m

Ecualizado d s

Tanque de aireacin d d d 1 d s d

Efluente d d d d s s s d s m2

Torta de lodo d

24

3. Caractersticas de las aguas residuales 3. Caractersticas de las aguas residuales

25

Slidos sedimentables

Es la cantidad de slidos en mL / L, obtenidos en un

cono de sedimentacin Imhof durante media o una

hora.

Slidos sedimentables: escasos 0.2 mL/L/h

altos 6 mL/L/h

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Slidos suspendidos (mg/L)

Con esta prueba se mide el peso secode slidos suspendidos filtrados en unmedio filtrante (mtodo gravimtrico, dediferencia de pesos). La prueba puedehacerse con muestras compuestas deldiferencia de pesos). La prueba puedehacerse con muestras compuestas dellicor mezclado o usando una muestrainstantnea.

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Slidos

Slidos totales (T=105C)

Filtracin (0.45 micras)Temperatura (T 550C)

Voltilesorgnico

Fijosinorgnico

Suspendidosretenido

Disueltosfiltrado

Filtracin (0.45 micras)Temperatura (T 550C)

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1) COD - Chemical Oxigen Demand : Dichromate Reactor Digestion Colorimetric Method . 0 - 1500 mg/l COD Method 8000 USEPA Approved.

2) BOD - Biochemical Oxigen Demand : SM - 5210-B For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985. 5 Day BOD Test. With use BOD Nutrient buffer pillows according APHA Formulation.

3) NTK - Total Nitrogen : SM 4500 - Norg B Macro-Kjeldahl Method. For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985. With use of Tecator equipment.

29

equipment.

4) N- NH3 - Amoniacal Nitrogen : Internal Method. Reaction direct with NaOH at 40 %, without digestion in Tecator equipment.

5) Total Suspend Solids Dried at 103-105C : SM -2540 D. For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985.

6) Fixed and volatile solids Ignited at 550C : SM -2540 E. For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985

COLIFORMES TERMOTOLERANTESos Coliformes son bacilos gram-negativos, no esporulados,anaerobios facultativos, oxidasa negativa, capaces de creceren presencia de sales biliares u otros compuestos activos,fermentan la lactosa a temperatura de 35 C 37 C, conproduccin de cido, gas y aldehdo entre 24 y 48 horas.

Volumen : litro de aguadebe llenarse a 2/3 partes de su capacidad para facilitar elmezclado por agitacin.

L

mezclado por agitacin.

Inhibidores:

Metales: 0.3 mL EDTA al 15% por 200 mL/muestra

Bactericida: 0.1 mL de to- sulfato de sodio

al 10% por 200 mL/muestra

Blga. Nancy Carrasco A; mgestionambiental@yahoo.es 30

Aceites y Grasas Se usa el mtodo gravimtrico

Se requiere para empresas de : Almidones,

Leche y/o Yogurt, Curtiembres, grifos entre otro 31

Alcalinidad

Neutralizar cidos

Presencia de hidrxidos, carbonatos y bicarbonatos

En sistemas anaerobios o de nitrificacin amortigua cidos

32

Azufre:

Ion sulfato en aguas residuales. Sulfatos se reducen biolgicamente a sulfuros

Metales

Todos los organismos los requieren.

Importante en sistemas biolgicos

Todos los organismos los requieren.

Medicin: absorcin atmica, plasma acoplado por induccin o colorimetra.

Clases de metales: disueltos, suspendidos, totales, extractables en cido (en solucin, cido mineral en caliente).

COVS : BETEXs 33

Nitrgeno

NT, nitrgeno total

Es la suma de nitrato (NO3-N), nitrito (NO2-(NO3-N), nitrito (NO2-N), nitrgeno orgnico y amoniacal (expresados como N).

34

NTK El mtodo Kjeldahl se basa en la

transformacin del nitrgeno contenido en la muestra en sulfato de amonio mediante la digestin con cido sulfrico en presencia de un catalizador.

El ion amonio obtenido se transforma en medio bsico en amonaco que se destila y valora bsico en amonaco que se destila y valora con una solucin de cido patrn.

Norg, el nitrgeno orgnico se obtiene de la diferencia entre NTK nitrgeno amoniacal

Norg = NTK- NH435

Nitrgeno

Nutriente esencial - eutrofizacin

En aguas residuales: nitrgeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrgeno orgnico.

Nitrgeno amoniacal: Nitrgeno amoniacal:

Ion amonio: pH9.3

Medicin: mtodos colorimtricos, titulacin, electrodos

36

NH4 +--- bajo condiciones de pH cido o neutro. Se desplaza hacia la forma gaseosa (NH3) en niveles de pH ms altos.El efecto del pH sobre la cantidad de NH4 + y NH3 formado es crucial para determinar el destino del nitrgeno. El amonaco es menos soluble en agua que el NH4 +, por lo tanto, NH3 se convierte agua que el NH4 +, por lo tanto, NH3 se convierte rpidamente en una forma gaseosa. La tasa de volatilizacin de NH3 est influenciada por un nmero de factores : como la temperatura, velocidad del aire, rea de superficie, y la humedad.

37

http://pubs.ext.vt.edu/442/442-110/442-110.html#L7 38

Caractersticas Qumicas

Constituyentes orgnicos Protenas

Grasas y aceites

Carbohidratos Carbohidratos

Constituyentes inorgnicos

Elementos individuales (Ca, Cl, Fe, Cr, Zn, etc.)

Compuestos (NO3, SO4)

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Temperatura C

Grado de calor que posee una sustancia.

pH

Medida de la acidez o basicidad deuna solucin. Una solucin acuosacon pH mayor a 7 es bsica;con pH mayor a 7 es bsica;

igual a 7 es neutra;

y menor a 7 es cida.

40

*Caudal: 450 m3/da

pH variable : 2 - 14, generalmente alcalino

Indicndonos el valor positivo que tiene de 0 a 14. Indicndonos el valor positivo que tiene de 0 a 14. Neutro Acido Base 0 7 14

[OH+] [OH- ]

PH POH

41

pH

Parmetros importante para el tratamiento

Medicin: pH metro

42

Temperatura

Regiones clidas: 13C - 30C

Regiones fras: 7C - 18C

Temperaturas fras afecta las reacciones qumicas, velocidades de reaccin, uso del agua, vida acutica.

T ptima vida bacteriana: 25C - 35C, siempre < 40C

Detencin de procesos aerbicos y de nitrificacin: 50C

Detencin produccin de metano: 15C

Detencin procesos nitrificantes: 5C 43

Fsforo

Nutriente esencial

Aguas residuales domsticas pueden tener entre 4 - 12 mg/L como P.

Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos(sufren hidrlisis en soluciones acuosas y se convierten en ortofosfatos) y fsforo orgnico (en aguas industriales).

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Caractersticas Fsicas

Conductividad

Capacidad de una solucin para conducir la corriente elctrica.

Indicador de la concentracin de slidos disueltos Indicador de la concentracin de slidos disueltos totales

Indicador de la salinidad de las aguas,

45

Concentracin de iones de una solucin. Agua pura no es un buen conductor de la electricidad.

Conductividad de las aguas

Sirve para evaluar:

Concentracin de las sales en las aguasGrado de Pureza del agua

Analizar cuantitativamente los slidos totales disueltos

46

Son buenos conductores : los cidos, bases y sales inorgnicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3 ....etc. Son malos conductores : Las molculas de sustancias orgnicas, no inicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos.... etc,

Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan ms rpidamente, conduciendo ms electricidad. 47

Proceso productivo de curtiembres

Convenio N022-FINCYT-FIDECOM-PIPEI-2012 UNALM 48

Fsforo

Nutriente esencial

Aguas residuales domsticas pueden tener entre 4 - 12 mg/L como P.

Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos(sufren hidrlisis en soluciones acuosas y se convierten en ortofosfatos) y fsforo orgnico (en aguas industriales).

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Fsforo total: el mtodo consiste en la transformacin de todo tipo de fsforo del efluente en orthofosfato , para luego cuantificarlo

Mtodo cido vanadomolibdofosfrico

En una disolucin diluida de ortofosfatos, el molibdato En una disolucin diluida de ortofosfatos, el molibdato de amonio reacciona en condiciones cidas con el vanadato para formar un heteropolicido, cido vanadomolibdofosfrico. En la presencia de vanadio, se forma cido

vanadomolibdofosfrico de color amarillo. La longitud de onda a la cual la intensidad del color es medida depende de la deteccin requerida. La intensidad del color amarillo es directamente proporcional a la concentracin de fosfato. 50

DBO5 (mg/L)

Demanda Bioqumica de Oxgeno 5 o Demanda Biolgica deOxgeno, es la cantidad de oxgeno, en miligramos, necesaria paraoxidar, durante 5 das y a 20C, la materia orgnica contenida en 1litro de muestra, mediante los microorganismos del medio.

DQO (mg/L)

Demanda qumica de oxgeno, es la cantidad de oxgenoequivalente al contenido de materia oxidable, contenido en 1 litrode muestra, que puede ser oxidada por un reactivo qumicofuertemente oxidante.

51

Demanda Bioqumica de Oxgeno

Prueba estndar:

Botella de DBO (300 ml)

Agua saturada con oxgeno y nutrientes

Medir [O2] inicial (D1), incubar a 20C por 5 das y Medir [O2] inicial (D1), incubar a 20C por 5 das y medir [O2] final (D2).

DBO (mg/L) = (D1 - D2) / P

P es la fraccin de agua residual contenida en la muestra

52

Reactor y espectrofotmetro de DQO

2865mg/l

53

DBO5 / DQO

DBO5/DQO entre 0.3 y 0.8 = ARD.

DBO5/DQO > 0.5, tratamiento biolgico

DBO5/DQO < 0.3 constituyentes txicos y/o DBO5/DQO < 0.3 constituyentes txicos y/o aclimatacin.

54

Caso estudio

Definir una actividad industrial o domestica , desarrollar lo siguiente:

1. Identifique las acciones necesarias para mejorar la gestin de los efluentes de su mejorar la gestin de los efluentes de su empresa.

2. Liste los parmetros necesarios para el diseo del STAR en su empresa

3. La implementacin del sistema de tratamiento favorecer el cuerpo receptor, de que manera ?

55

Los efluentes pueden presentar diversos componentes slidos, tales como:

OTROS COMPUESTOS QUE SE PUEDEN ENCONTRAR EN LOS EFLUENTES DEPENDIEDO DEL TIPO DE PRODUCCION

Restos de carbn activadoRestos de tierras de diatomeasRestos de materia orgnicaRestos de calcioRestos de tierraRestos de plsticos Materiales diversos

56

Considerar

Es preciso tener claro que se espera hacer con c/u de los datos que se tomar en la caracterizacin

Que nos dice c/u de los parmetros que se Que nos dice c/u de los parmetros que se incluirn en la caracterizacin?

Tener claro cuales son parmetros de operacin y cuales de diseo ?

57

CONTROL OPERACIONAL CONTROL OPERACIONAL

58

Oxgeno (mg/L )

Normalmente utilizado en control

Operacional

En sistemas de lodos activados

2-3 mg/L

En sistemas anaerobios: ausente

En sistemas anxico : NO3, NO2..

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Redox

Reduccin / Oxidacin es un principio que mide latendencia de una solucin a reducir u oxidar materialesen solucin.

El trmino redox representa procesos de reduccin y oxidacinque ocurren simultneamente en soluciones acuosas.que ocurren simultneamente en soluciones acuosas.

En un proceso de oxidacin, los electrones son transferidosdesde la sustancia a ser oxidada a la oxidante.Simultneamente, al oxidar la sustancia el oxidante es reducido.As mismo, los oxidantes son aceptores de electrones y losagentes reductores son donantes de electrones. Los oxidantesson normalmente custicos y los agentes reductores sonnormalmente acdicos. La medida del potencial redox dependedel pH.

60

Para Parsitos

Se toma una muestra 4litros de aguaPreservante 5C o de no procesarse a las 24-48horas usar formol al 10 % ( 5 ml/L

Huevos de helmintos, quistes de protozoarios entre otros

Blga. Nancy Carrasco A; mgestionambiental@yahoo.es61

BIOMASA: Microorganismos

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Conservemos el medio ambiente para las generaciones futurasGracias!!!

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