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INGENIERÍA DE LAS OPERACIONES BÁSICAS MECÁNICAS

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dOPERACIONES BÁSICAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

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aMOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

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EQUIPOS PARA LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA

La estación depuradora de aguas residuales a escala de laboratorio: Teoría y práctica de proceso de lodos activados

PrácticoProceso continuo

NitrificaciónDesnitrificación

Tratamiento de aguas biológico

UN SISTEMA DE LABORATORIO PARA EDUCACIÓN Y INVESTIGACIÓN

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

CATÁLOGOS GUNT DE NUEVA APARICIÓN:

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PLANIFICACIÓN Y ASESORAMIENTO · SERVICO TÉCNICO · PUESTA EN SERVICIO Y FORMACIÓN

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INGENIERÍA DE PROCESOS

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3

dOPERACIONES BÁSICAS

DE TRATAMIENTO DE AGUAS

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Qué se entiende por tratamiento de aguas?

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

Operaciones Básicas de Tratamiento de Aguas

La degradación biológica del substrato tiene lugar en el tanque de aireación. La aireación del agua residual sumi-nistra oxígeno a los microorganismos aerobios. Con la corriente de agua residual sale continuamente del tanque de aireación una parte de los lodos activados. Por esta razón es necesita una otra etapa de tratamiento (decanta-ción secundario).

Los lodos activados se separan del agua depurada por sedimentación en un decantador secundario. Una parte de los lodos activados vuelven al tanque de aireación (lodo de retorno). La parte no recirculada (lodo en exceso) es un residuo del proceso.

Principio básico del proceso de lodos activados:1 agua residual, 2 lodo de retorno, 3 aire, 4 lodo en exceso, 5 agua depurada, 6 decantador secundario (sedimentación), 7 tanque de aireación

CONOCIMIENTOS BÁSICOS

Las sustancias orgánicas biodegradables disueltas (substrato) en agua residual suministran un fuente de alimento a los microorganismos. De este modo el agua residual se depura biológicamente. Los microor-ganismos se encuentran en suspensión en las aguas

residuales y reciben el nombre de lodos activados. Para el proceso de lodos activados también es posible la eliminación de los compuestos de nitrógeno del agua residual (nitrificación y desnitrificación).

PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

Tanque de aireación

Decantador secundario

Operaciones Básicas de Tratamiento de Aguas

Flotación Sedimentación Filtración

Adsorción Procesos de Separación

mediante Membranas Intercambio Iónico Precipitación / Floculación Oxidación Química

Procesos Físico/Químicos

Procesos Biológicos

ProcesosMecánicos

GUNT le ofrece un conjunto completo de equipos para el estudio de las operaciones básicas en el área del trata-miento de aguas.

El uso doméstico o industrial del agua altera sus propie-dades. El agua residual generada no se puede verter de nuevo directamente en ríos, lagos, etc. Las aguas residua-les tienen que tratarse primero para que no representen ningún peligro para el medio ambiente.El tratamiento de aguas puede realizarse también para producir agua para un uso determinado. Ejemplos son la producción de agua potable o la de agua para procesos industriales.

Con el CE 705 se puede estudiar el proceso biológico más importante de forma ilustrativa, el proceso de lodos activados. El principal campo de aplicación de este proceso es la depuración de aguas residua-

les urbanas en estaciones depuradoras de aguas residuales. Con el CE 705 se puede enseñar de forma práctica los aspecos esenciales necesitas para comprender el proceso de lodos activados.

CE 705 Proceso de lodos activados

Procesos Aerobios Proceso de Lodos Activados Procesos de Biopelícula

Procesos Anaerobios

5

Concepción

Esquema de proceso de CE 705: 1 ácido y álcali, 2 agua residual, 3 agua de calefacción, 4 lodo en exceso, 5 agua depurada, 6 decantador secundario, 7 tanque de aireación, 8 recirculación interno de desnitrificación, 9 lodo de retornoSensores: F caudal, T temperatura, Q1: pH, Q2: concentración de oxígeno

CE 705: banco de ensayos (izquierda) y unidad de alimentación (derecha)

Características

La estación depuradora de aguas residuales a escala de laboratorio

Proceso continuo y práctico

Degradación aerobia y biológica de sustancias orgánicas

Eliminación de nitrógeno par nitrifi cación y desnitrifi cación

Tanque de aireación y decantador secundario

Unidad de alimentación independiente con depósito por aguas residuales

Temperatura, concentración de oxígeno y pH se pueden regular

Software con función de mando y adquisición de datos

NOTA:

Para recibir datos técnicos exac-tos, visite nuestra página web www.gunt.de y carga la fi cha técnica de CE 705, por favor.

Contenidos didácticos / Ensayos

Principio básico del proceso de lodos activados

Nitrifi cación y desnitrifi cación

Ajuste de estado operativo estable

Parámetros importantes del proceso de lodos activados

relación de recirculación

edad del lodo

carga másica

Infl uencia de las condiciones ambientales (temperatura, concentración de oxígeno y pH) del degradación biológica

Aplicación de métodos análisis usuales

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

7

Estructura y Componentes

Tanque de aireación (14) con tuberías de aire y de agua de calefacción, mecanismo de agitación (11), sensor de temperatura (12), sensor de oxígeno (13) y sensor de pH (10)

Mecanismo de agitación (11) para mezclar en el tanque de aireación (14)

Bomba para lodo en exceso (2) y bomba para lodo de retorno (3)

Tuberías de aire

Depósito de agua de calefacción (6), calefactor y bomba

Decantador secundario (1) y compresor para la aireación (4)

1 decantador secundario 8 bomba (agua residual)

2 bomba (lodo en exceso) 9 armario de distribución

3 bomba (lodo de retorno) 10 sensor de pH

4 compresor (aireación) 11 mecanismo de agitación

5 depósito (agua depurada) 12 sensor de temperatura

6 depósito (agua de calefacción) 13 sensor de oxígeno

7 bombas dosifi cadoras (ácido y álcali) 14 tanque de aireación

agua lodo aire agua de calefacción

11 10

14

1

4

116

2 3

12

13

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

9

Técnica de Medición y Regulación

Ajuste de la concentración de oxígeno deseada en el tanque de aireación (variable de referencia) en el regulador

Registro de la concentración de oxígeno en el tanque de aireación (variable controlada)

Compresor como actuador

Q2: concentración de oxígeno

Ajuste de la temperatura deseada en el tanque de aireación (variable de referencia) en el regulador

Registro de la temperatura en el tanque de aireación (variable controlada)

2 válvulas electromagnéticas como actuadores

T: temperatura

Ajuste del pH deseado en la alimentación (variable de referencia) en el regulador

Registro del pH en la alimentación del tanque de aireación (variable controlada)

Bombas dosifi cadoras de ácido y álcali como actuadores

Q1: pH

CIRCUITO DE CONTROL 1: CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO

CIRCUITO DE CONTROL 2: TEMPERATURA

CIRCUITO DE CONTROL 3: PH

Armario de distribución con elementos de mando para tres circuitos de control y bombas

Caudal de agua residual, lodo de retorno y lodo en exceso ajustable por potenciómetros

Regulador del pH (QIC 1)X: variable controladaW1: variable de referencia

Ajuste de un regulador digital

Operaciónmodo manual /automáticocambios de variable de referencia (valores de consigna)

Parametrizaciónp. ej., seleccionar las fracciones P, I y D del regulador

CONTROL EXTERNO

Los componentes de CE 705 se pueden controlar externamente también (p. ej. con un PLC). De este modo, también, el usuario puede desarrollar sus soluciones de auto-matización.

REGULADOR

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

11

Software para la Adquisición de DatosTécnica de Medición y Regulación

Circuito de control 1 y 2: Sensor de temperatura (izquierda) y sensor de oxígeno (derecha) en el tanque de aireación

Circuito de control 3: Bombas dosifi cadoras para ácido y álcali (izquierda) y sensor de pH en la alimentación del tanque de aireación (derecha)

Circuito de control 1 y 3: Transmisor para sensor de pH y sensor de oxígeno

Circuito de control 2: Válvulas electromagnéticas en el circuito de agua de calefacción

Software LabVIEW Software moderno con

funciones de control y adquisición de datos

Esquema de proceso para controlar los estados operativos y indicar los valores de medición registrados

Memorización de los valores de medición registrados y representación de curvas del tiempo

Sistemas operativos: Windows XP o Windows Vista

Capacidad de operación en red

Selección de idiomas

Software LabVIEW de CE 705: Control de los estados

operativos y indicación de los valores de medición

registrados

Software LabVIEW de CE 705: Representación de los valores de medición registrados para curvas del tiempo

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

13

Escuela de formación profesional I de Stockerau

Puesta en Funcionamiento y Entrenamiento

PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE CE 705

CE 705 EN RÉGIMEN CONTINUO

Para permitir un funcionamiento práctico, lodos activados de una estación depuradora de aguas residuales son echados en el tanque de aireación al principio.

Una parte de los lodos activados sedimentados en la decantador secundario (izquierda) se devuelve al tanque de aireación (derecha).

Un empleado de GUNT explica el principio básico del proceso de lodos activados en la escuela de formación profesional de Stockerau (Austria).

Muestra de agua con lodos activados sedimentados

Un empleado de GUNT explica la técnica de medición y regulación de CE 705.

Empleados competentes rea-lizan la puesta en funciona-miento y el entrenamiento del cliente. De esta manera, el cliente se familiariza con el proceso de lodos activados y con el equipo CE 705.

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

BELEBTSCHLAMMVERFAHREN

CE 705

04/2009

3 Gerätebeschreibung 7

3.2 Geräteaufbau

Abb. 3.2. CE 705, Belebtschlammverfahren, Gesamtansicht

Alle

Rec

hte

vorb

ehal

ten

G.U

.N.T

Ger

äteb

au G

mbH

, Bar

sbüt

tel 0

4/20

09

Pos. Benennung1 Pumpe für Rohwasser 2 Pumpen Säure und Lauge 3 Durchflussmesser Rohwasser 4 Magnetventile 5 Schaltschrank 6 pH-Sensor

7 Rührwerk 8 Temperatur-Sensor 9 Sauerstoff-Sensor 10 Belebungsbecken

Pos. Benennung11 Durchflussmesser für Luft 12 Prozessschema 13 Nachklärbecken 14 Pumpe Überschussschlamm 15 Pumpe Rücklaufschlamm 16 Belüftungskompressor 17 Behälter Reinwasser 18 Pumpe Heizwasser 19 Behälter für Heizwasser 20 Behälter Säure und Lauge

CE 7

04/20

3 Gerätebeschreibung

3.2 G

Abb.

Alle

Rec

hte

vorb

ehal

ten

G.U

.N.T

Ger

äteb

au G

mbH

, Bar

sbüt

tel 0

4/20

09

Pos. Benenn1 Pumpe f2 Pumpen 3 Durchflus4 Magnetve5 Schaltschr6 pH-Sensor 7 Rührwerk 8 Temperatur-9 Sauerstoff-Se10 Belebungsbec

BELEBTSCHLAMMVERFAHREN

CE 705

04/2009

4 Grundlagen

21

4.4.2 Denitrifikation

Abb. 4.2. Grundprinzip der vorgeschalteten Denitrifikation

Alle

Rec

hte

vorb

ehal

ten

G.U

.N.T

Ger

äteb

au G

mbH

, Bar

sbüt

tel 0

4/20

09

Vorgeschaltete Denitrifikation

Durchströmt das Abwasser zunächst den

anoxischen Bereich, spricht man von einer

vorgeschalteten Denitrifikation. Vorteilhaft dabei

ist, dass für die Denitrifikation ausreichend

Substrat vorhanden ist, ohne dass es extern

zugegeben werden muss. In den sich

anschließenden aeroben Bereich gelangt

dadurch deutlich weniger Substrat, was den

Sauerstoffbedarf reduziert. Ammonium passiert

den anoxischen Bereich unverändert und wird

erst in dem darauf folgenden aeroben Bereich

zu Nitrat oxidiert. Nitrat wird jedoch im ersten

Bereich als Sauerstoffquelle für die

Denitrifikation benötigt. Nitrat gelangt teilweise

mit dem Rücklaufschlamm wieder zurück in die

Denitrifikation.

CSB Verlauf im Rohwasser und Reinwasser

400

CSB Verlauf im Rohwasser und Reinwasser

Rohwasser

300

350 Reinwasser

250

/l

150

200

BinmgO2/

100

150

CS

50

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Versuchsdauer in Tagen

8 9 10 11 12 13 14

Tagen

6

7

8

9

10

nmg/l

Elimination von Ammonium Stickstoff durch Nitrifikation

Rohwasser

Reinwasser

0

1

2

3

4

5

Konzen

trationin

Nitrat Stickstoff(NO3 N)

Ammonium Stickstoff(NH4

+ N)

15

4. CE 705: Belebtschlammverfahren

Behälter Abwasser

Schaltschrank

1

2

3456

pH Sensor

Belebungsbecken

3

426

7

Sauerstoff Sensor

Temperatur Sensor

5

6

1

7

8

10

9 11

Nachklärbecken

Behälter ÜS Schlamm

7

88 9 11

12Behälter Reinwasser

Behälter Heizwasser

9

10

Behälter Säure/Lauge

Pumpen Säure/Lauge

11

12

8 9 11

1212123. Grundlagen des Belebtschlammverfahrens

Abwasser

Belebungsbecken Nachklärbecken

ReinwasserAbwasser Reinwasser

ÜberschussL fRücklaufschlamm

Überschuss

schlammLuft

Rücklaufverhältnis (RV)Rücklaufverhältnis (RV)

Volumenstrom Rücklaufschlamm (QRS)RV = = 0,5 bis 1,0

(QRS)

Volumenstrom Abwasser (Qd)

Accesorios El Material Didáctico

Para la evaluación de los ensayos se necesita sustancias para la preparación de agua residual artifi cial y equipos de análisis profesionales, que se encuentran fuera del vo-lumen de suministro de los equipos didácticos de GUNT. Además, se necesita de lodos activados de una estación depuradora de aguas residuales.

Hemos desarrollado para el sistema didáctico CE 705 un completo material didáctico que le facilitará en gran medida la introducción al sistema y a la preparación de las clases y los ejercicios de laboratorio.

Actualizaciones

Si aparecen novedades o complementos para el sistema CE 705 – especialmente en lo que concierne al mate-rial didáctico y al software – GUNT le informará, como cliente.

Entrenamiento

Si desea servicios de instalación o entrenamiento:

estamos gustosamente a su disposición.

Sustancias necesaria para la preparación de agua residual artifi cial según DIN 38412

Fotómetro, cubetas de análisis de DQO y termostato

Cubetas de análisis de DQO, amonio y nitrato

Instrucción de CE 705: Fundamentos de proceso de lodos activados y descripción de sistema

Instrucción de CE 705:Evaluación de ensayos de referencia

Documentos de presentación de CE 705

Sustancias necesarias para la preparación de agua residual artifi cial según DIN 38412

Extracto de carne

Peptona

Urea

Potasio hidrogenofosfato

Equipos de análisis profesionales

Cubetas de análisis para los parámetros: Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) o demande química de oxígeno (DQO)

Amonio (NH4)

Nitrato (NO3)

Fotómetro

Termostato

Dispositivo para fi ltrar y secar de muestras

Balanza para aplicaciónes análisis

Consúltenos y le asesoraremos con mucho gusto.

El material didáctico se compone

Instrucción

Representación de los conocimientos básicos

Descripción del sistema

Ensayos de referencia realizados

Instrucciónes de fabricantes de componentes instalada

Documentos de presentación

Materialies impresos en papel, reunidos en un archivador, y además como archivos PDF en un CD.

CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS