Módulo 6:TRATAMIENTO DE EFLUENTES Y

MANEJO DE RESIDUOS

Programa de Movilidad en Educación

Superior para América del Norte

Estructura del módulo

Este módulo está dividido en 3 “tiers”, cada uno con un objetivo específico:

Tier 1.- Introducción básica

Tier 2.- Caso de estudio del sector de pulpa & papel

Tier 3.- Problema propuesto-resuelto (open-ended)

Tier 1. Contenido:

1.1. IntroducciónIntroducción

2.2. Problemas de contaminación industrial.Problemas de contaminación industrial.

Industria del petróleo.Industria del petróleo.

Industria de la pulpa y el papel.Industria de la pulpa y el papel.

3.3. Programas para reducir la contaminación.Programas para reducir la contaminación.

4.4. Procesos de tratamiento. Procesos de tratamiento.

5.5. Selección de procesos.Selección de procesos.

6.6. Reducción de volumen y almacenamiento.Reducción de volumen y almacenamiento.

Tier 1

Tier I:Tier I:Conceptos Conceptos introductoriosintroductorios

Tratamiento de Efluentes y Tratamiento de Efluentes y Manejo de ResiduosManejo de Residuos

Objetivos:

Tier 1

Proveer información acerca de la importancia del

tratamiento de efluentes de la industria u otras fuentes

Extremar la necesidad de minimizar la concentración de

contaminantes en los efluentes y reducir la producción de

desechos, y,

Sugerir estrategias para reducir la producción de desechos

contaminantes y su emisión al ambiente.

¿Qué es contaminación?

Contaminación significa:

…cambios en las características físicas, químicas y biológicas del aire, tierra y agua

…daño al hombre y otras especies vivas, y,

…degradación de los ecosistemas

...el estado indeseable del medio ambiente natural siendo contaminado con substancias dañinas como consecuencia de las actividades humanas

Por ejemplo, Contaminación del Agua se refiere a contaminantesPor ejemplo, Contaminación del Agua se refiere a contaminantes

en ecosistemas acuáticos (corrientes, lagos, etc.) que los hace en ecosistemas acuáticos (corrientes, lagos, etc.) que los hace

inservibles para un uso particular.inservibles para un uso particular.

Tier 1

Lo contaminantes pueden alcanzar:

1. Aire

2. Agua

3. Desecho sólido

Este módulo se enfoca en contaminación del agua de fuentes industriales

Tier 1

Estándares del Agua:

Potable

Recreación: nadar, pescar.

Irrigación

Las impurezas del agua pueden o no ser dañinas; depende de:

• Las cantidades y naturaleza de las impurezas,

• El uso siguiente en que va a ser empleada el agua, y

• La tolerancia de estas impurezas en el uso siguiente.

Tier 1

Tipos y características de aguas de desechos:

ContaminantesContaminantes ImportanciaImportancia

Sólidos suspendidosPueden propiciar el desarrollo de

depósitos de lodos.

Químicos orgánicos biodegradables

Cuando son descargados sin tratamiento al ambiente pueden terminar con las

fuentes naturales de oxígeno.

NutrientesAl ser descargados pueden provocar

contaminación del agua.

Peligrosos

Debido a sus características (e.g.,toxicidad, flamabilidad) son

peligrosos para la salud humana y el medio ambiente.

Metales pesadosPueden impactar negativamente sobre los

procesos biológicos.

Sólidos inorgánicos

disueltos

Son el resultado del uso del agua, y deben ser removidos si el agua de desecho es

reusada.

Patógenos biológicosEnfermedades infecciosas pueden ser

transmitidas por organismos patógenos en aguas de deshecho.

Tier 1

Estándares del Agua

Tier 1

Industrial effluent standardsParámetro México a USA b Canadá c

Sólidos suspendidos totales, (mg/l)

150150 2727 1515

BOD5, (mg/l) 2020 5656 1515

pH 5-105-10 6-96-9 6-10.56-10.5

Tier 1

¿Qué es DBODBO?

Por definición, DBODBO es la cantidad de oxígeno requerida para la

estabilización de la materia orgánica oxidable presente durante 5 días

de incubación a 20 oC; que puede ser explicada como la medida del

oxígeno requerido por los microbios para degradar un efluente muestra.

El contenido orgánico puede ser estimado a través de la DBO.

Tier 1

¿Por qué debemos minimizar el uso del agua?

Tier 1

El agua es una parte importante en la mayoría de los procesos de El agua es una parte importante en la mayoría de los procesos de

manufactura, por lo que debemos de considerar al Tratamiento manufactura, por lo que debemos de considerar al Tratamiento

de Efluentes como parte del proceso principal debido a la gran de Efluentes como parte del proceso principal debido a la gran

cantidad de agua involucrada.cantidad de agua involucrada.

El agua es sustraída de mantos acuíferos y ríos, tratada y El agua es sustraída de mantos acuíferos y ríos, tratada y

suministrada a industrias y casas para diferentes usos; se supone suministrada a industrias y casas para diferentes usos; se supone

que el agua usada debe ser tratada y descargada nuevamente en que el agua usada debe ser tratada y descargada nuevamente en

ríos. La mayoría de las veces, esta agua regresa a su ambiente ríos. La mayoría de las veces, esta agua regresa a su ambiente

natural, pero desafortunadamente, con un mayor contenido de natural, pero desafortunadamente, con un mayor contenido de

calor o con algunas sustancias adicionadas.calor o con algunas sustancias adicionadas.

También es importante minimizar el uso del agua debido a varios

razones:

El agua fresca es escasa. Elevados costos de la operación de El agua fresca es escasa. Elevados costos de la operación de

plantas de tratamiento de efluentes. plantas de tratamiento de efluentes.

La dificultad de separar todos los elementos que contaminan el La dificultad de separar todos los elementos que contaminan el

agua.agua.

Tier 1

¿Por qué debemos minimizar el uso de agua?

Problemas de contaminación industrialProblemas de contaminación industrial

Tier 1

Problemas de contaminación industrial:

Los principales problemas de contaminación están relacionados a:

Aumento en el uso de agua para la agricultura. Aumento de las corrientes de desechos acuosos. Aumento de la población. Productos industriales y servicios. Las barreras mentales, técnicas, financieras, regulatorias e

institucionales para implementar tecnologías preventivas modernas.

RESULTADOS:

Ecosistemas en decadencia.Ecosistemas en decadencia.

Costos sociales de la industrialización.Costos sociales de la industrialización.

Aumento de enfermedades humanasAumento de enfermedades humanas.Tier 1

Tier 1

Industria del PetróleoIndustria del Petróleo

Industria del Petróleo:

Las operaciones de refinado del petróleo crudo involucran la extracción de productos útiles de petróleo a partir del aceite crudo. El aceite crudo contiene fracciones de naftas, gasolina, aceites gaseosos, diesel, asfalto, combustible jet y combustibles lubricantes.

Grandes cantidades de deshecho de producción durante la exploración y producción:

Agua de desecho

Deshechos sólidos

Contaminantes tóxicos.

Tier 1

La generación de desechos en la industria del petróleo puede ser agrupada en 2 grandes clases:

• Desechos relacionados a la perforación incluyendo aditivos

químicos: tratamiento y almacenamiento de los desechos de

perforación ocurren dentro o fuera del sitio de perforación.

• Desechos relacionados a la producción de aceite, produciendo

principalmente agua:

El volumen del agua producida excede el volumen de los deshechos de perforación.

Si los estándares de la calidad ambiental no son excedidos, el residuo puede ser descargado a las aguas superficiales. La mayoría del agua producida es almacenada o “enterrada” a través de pozos de inyección y esto es permitido por los programas de la EPA.

Industria del Petróleo:

Tier 1

¿Qué es efluente de refinería?

Las refinerías de petróleo emplean grandes volúmenes de agua en sus procesos.Las aguas de deshechos contienen químicos peligrosos:

Tier 1

Unidades fraccionadoras

Aceite crudo

Gas petróleo licuado

Nafta

keroseno

Combustible turbina

Aceite diesel

Aceite combustible residual

Proceso Secundario

Cracking catalítico y reformado

Cracking térmico

Otros

Especificaciones de los productos

deseados

Alimentación

Aceites de

lubricación

Betunes

Coke

Desechos de la Refinería:

Las emisiones de las refinerías incluyenLas emisiones de las refinerías incluyen:

Óxidos de azufre

Óxidos de nitrógeno

Benceno, tolueno y xileno

VOC

Agua de desecho con presencia de niveles de DBO

Metales pesados

Tier 1

Contaminación Cantidades AproximadasSistemas de enfriamiento 3.5-5 m3 de agua de deshecho generada por ton de crudo.

Agua de deshecho contaminada

DBO 150-250 mg/l DCO 300-600 mg/lfenol 20-200 mg/laceite 100-300 mg/l (agua no salobre)aceite 5000 mg/l en el fondo del tanquebenceno 1-100 mg/lmetales pesados 0.1-100 mg/l

Deshechos sólidos y lodo

3 a 5 kg por ton de crudo (80 % debería ser considerado como deshecho peligroso debido a la presencia de metales pesados y tóxicos orgánicos).

Emisiones de VOC 0.5 to 6 kg/ton de crudo.

Otras emisionesBTX (Benceno, Tolueno y Xileno) 0.75 to 6 g/ton de crudo Óxidos de azufre 0.2-0.6 kg/ton de crudoÓxidos de nitrógeno 0.006-0.5 kg/ton de crudo

Tier 1

Deshechos generados:

(Pollution Prevention and Abatement Handbook World Bank Group)

Tier 1

Industria de la Pulpa y el PapelIndustria de la Pulpa y el Papel

Cómo se hace el papel:

La mayoría de la materia prima empleada en la manufactura del papel es La mayoría de la materia prima empleada en la manufactura del papel es suministrada por los árboles.suministrada por los árboles.

Los principales pasos en la manufactura del papel son la preparación de la

materia prima, como la “separación” de la madera, y generación de

astillas; manufactura de la pulpa; blanqueaqdo de la pulpa; manufactura

del papel y reciclado de fibras. Las plantas de pulpa y las de papel

pueden existir como procesos separados u operaciones integradas..

Las características del papel (suavidad, lustrocidad) son logradas en un

proceso llamado “calendering”.

El papel enviado a la zona de recubierto, se recubre con una fina capa de

pigmento o relleno en su superficie.

Tier 1

Industria de la Pulpa y el papel:Industria de la Pulpa y el papel:

La industria de la pulpa y el papel ha dado paso significativos hacia la conservación del agua y la energía.

Reducciones significativas del uso del agua han sido logradas a través de mejores métodos de reuso y separando el agua de enfriamiento del agua de proceso.

Las corrientes de desecho generadas por esta industria son mejor clasificadas por sus orígenes, como se muestra en la siguiente diapositiva.

Tier 1

Tipos de productos de desechos en la Tipos de productos de desechos en la industria de la pulpa y papel:industria de la pulpa y papel:

Material originado por materia prima (madera con polvo y

corteza).

Compuestos no fibrosos en la madera.

Contaminantes en los desechos de papel y químicos sintetizados.

Productos de reacción (substancias para disolver la madera

empleados en acciones químicas o mecánicas).

Fragmentos de fibras.

Subproductos de la recuperación química y combustión.

Pérdidas en procesos (fibrosos y no fibrosos) y descargas de

agua, aire y calor.

Tier 1

Industria de la pulpa y el papelIndustria de la pulpa y el papel

Uso del agua y efluentes de descarga:

Las descargas líquidasLas descargas líquidas del proceso contienen sólidos, principalmente fibras, rellenos y material coloidal y disuelto. Las fibras y rellenos son minimizados y reusados. Los materiales coloidales y disueltos son subproductos del refinado de las fibras o arrastrados desde la planta de pulpa.

Las descargas de material disuelto son minimizadas lavando el stock y colocando transportadores en las plantas de pulpa, y empleando buenas estrategias de reuso de agua que reduzcan el volumen y concentración de residuos en las aguas de desecho.

Tier 1

Programas para reducir la contaminaciónProgramas para reducir la contaminación

Tier 1

Programas gubernamentales para la reducción de la contaminación:

Para el desarrollo sostenible, los programas gubernamentales de

prevención de contaminación pueden contrarrestar la presión de

invertir en soluciones de “final de la tubería” demostrando los

beneficios económicos y ambientales del empleo de la

“reducción de la fuente”, generando información técnica

disponible y proveyendo de asistencia técnica.

La EPA ha estado trabajando con la industria y el gobierno,

representando los asuntos ambientales, comunitarios y de

trabajo para prevenir la contaminación desde la fuente, previo al

tratamiento de “final de la tubería”.

Tier 1

Leyes como la NEPA, TCSA, CAAA y PPA permanecen fuera del ámbito de la mayoría de los trabajos de control de la contaminación. Las siguientes opciones fueron propuestas por la USEPA para crear interacciones dentro de US:

1.1. Agregar disposiciones multi-media a las regulaciones existentes.Agregar disposiciones multi-media a las regulaciones existentes.

2.2. Corregir las leyes en otros sectores políticos con medidas ambientales.Corregir las leyes en otros sectores políticos con medidas ambientales.

3.3. Hacer de la NEPA un estatuto más fuerte.Hacer de la NEPA un estatuto más fuerte.

4.4. Hacer de la TSCA una ley que pueda usar los programas de la EPA para Hacer de la TSCA una ley que pueda usar los programas de la EPA para

controlar y reducir las substancias tóxicas.controlar y reducir las substancias tóxicas.

5.5. Establecer enfoques de prevención de la contaminación.Establecer enfoques de prevención de la contaminación.

Tier 1

Programas gubernamentales para la reducción de la contaminación:

Programas para reducir la contaminación:

Los productores pueden implementar una gran variedad de procedimientos de manejomejorados que puede ayudar a la reducciónde la contaminación:

Auditorías ambientales. Identificar (inventario) y corregir los problemas (estrategias para lograr reducciones) que generan desechos.

Mantenimiento preventivo regular. Inspección, mantenimiento y replazo de equipo.

Manejo y almacenamiento de material. Emisiones de material peligroso deben ser evitadas. Todos los contenedores deben tener etiquetas recomendaciones de primeros auxilios.

Trabajadores entrenados. Trabajadores bien informados generan sugerencias para la reducción de desechos.

Manual de operación y registros. Buena información de la planta: procesos procedimientos, parámetros de control, peligros y responsabilidades de operación.

Tier 1

Programas ambientales:Programas ambientales:

Algunas industrias no encuentran la diferencia entre control de contaminación al final de la tubería y control de prevención de contaminación “front end”.

La importancia es que esas industrias no van más allá del primer paso de reducción de desechos.

Conforme la preocupación ambiental crece, las industrias deben moverse más allá de la cadena productiva:

Solución de final de la tubería a desechos y contaminantes; despuésSolución de final de la tubería a desechos y contaminantes; después

Modificaciones internas del proceso para reducir emisiones y desechos, y Modificaciones internas del proceso para reducir emisiones y desechos, y

eventualmenteeventualmente

Rediseño de productos para alcanzar un nivel máximo de reciclaje de materias Rediseño de productos para alcanzar un nivel máximo de reciclaje de materias

primas y minimizar los desechos después de que los productos son usados.primas y minimizar los desechos después de que los productos son usados.

Tier 1

Algunas medidas para salvar el agua:

Mantener los efluentes de agua separados.Mantener los efluentes de agua separados.

Reusar el agua tan cerca de la fuente como sea posible.Reusar el agua tan cerca de la fuente como sea posible.

Reciclar cuando sea posible.Reciclar cuando sea posible.

Mejor control a través de sistemas automatizados.Mejor control a través de sistemas automatizados.

Revisar y controlar fugas.Revisar y controlar fugas.

Al comprar un equipo nuevo, evaluar los modelos de Al comprar un equipo nuevo, evaluar los modelos de

eficiencia de agua incluyendo los accesorios.eficiencia de agua incluyendo los accesorios.

Reducir las cantidades de químicos con el fin de reducir el Reducir las cantidades de químicos con el fin de reducir el

agua para dilución.agua para dilución.

Tier 1

Agua de reuso:

No es sólo posible sino necesario reusar el agua de desecho de una No es sólo posible sino necesario reusar el agua de desecho de una

corriente de proceso antes de que abandone la planta corriente de proceso antes de que abandone la planta

bombeando, diluyendo o tratando algunos de los efluentes antes bombeando, diluyendo o tratando algunos de los efluentes antes

de volver a ser usados..de volver a ser usados..

Algunas plantas están usando sistemas cerrados, de tal manera que Algunas plantas están usando sistemas cerrados, de tal manera que

no hay descargas de agua.no hay descargas de agua.

Cero descargas ha sido implementado en lugares donde el agua es Cero descargas ha sido implementado en lugares donde el agua es

poca, y puede involucrar tecnologías para remover sólidos poca, y puede involucrar tecnologías para remover sólidos

suspendidos y disueltos.suspendidos y disueltos.

La desmineralización completa es relativamente cara, sin embargo, La desmineralización completa es relativamente cara, sin embargo,

en algunos casos las descargas del agua de desecho puede ser en algunos casos las descargas del agua de desecho puede ser

reducido significativamente con otras tecnologías menos costosas.reducido significativamente con otras tecnologías menos costosas.

Tier 1

Procesos de tratamientoProcesos de tratamiento

Tier 1

Expectativas de los programas de tratamiento de agua:

Las expectativas de los programas de tratamiento de agua deben

estar integrados para que se incluyan todos los aspectos del

programa, desde la propuesta hasta las etapas de

implementación.

Tier 1

Programa de Tratamiento

Como se verá a continuación en el siguiente diagrama, las expectativas logradas por un buen programa de tratamiento se listan a continuación:

Visión general del problema.Visión general del problema. Estudio de laboratorio de todo el sistema y de la composición Estudio de laboratorio de todo el sistema y de la composición

del agua.del agua. Presentar una propuesta.Presentar una propuesta. Programa de implementación.Programa de implementación. Monitorear para optimizar.Monitorear para optimizar. Uso de técnicas modernas de tratamiento.Uso de técnicas modernas de tratamiento.

Tier 1

Programa bajo controlPrograma bajo control

Programa de Tratamiento

Sistema Problema

Plantaen

Estudio

Esudio de Lab.

PropuestaImplement.

delPrograma

Seguimiento

Tecnología del

Nevo Producto

Sistema BajoControl

Tier 1

Procesos de tratamiento de agua de desecho:

Los desechos son generados por cada complejo industrial, y estos desechos pueden ser sólidos o líquidos.

El tratamiento del agua de desecho puede ser dividido en tres etapas:

1.1. Tratamiento primarioTratamiento primario que usa operaciones físicas para remover

aceite libre y/o sólidos suspendidos.

2.2. Tratamiento secundarioTratamiento secundario para remover contaminantes disueltos

a través químicas o biológicas, y

3.3. Tratamiento terciaroTratamiento terciaro para remover contaminantes residuales.

Tier 1

Orden de separación

La siguiente lista muestra cómo se realiza la separación:

Tratamiento primario

• Sedimentación

• Aereación

Tratamiento secundario

Tratamiento terciario

Tier 1

Tratamientos…

Tratamiento primario prepara al agua de desecho para un tratamiento biológico. Sólidos grandes son removidos por tamizado. La igualación en un tanque mezclador, nivela las variaciones de flujo y concentración. La neutralización, cuando es requerida, sigue de la igualación. Aceites, grasa y sólidos suspendidos son removidos por flotación, sedimentación o filtración.

Tratamiento secundario es una degradación biológica de compuestos orgánicos solubles de niveles de entrada de 50- 1000 mg/l DBO o mayores a niveles de efluentes bajo 15 mg/l. Se realiza tratamiento aeróbico en tanques abiertos. Después del biotratamiento, los microorganismos y sólidos suspendidos se dejan asentar.

Tier 1

Tratamientos…

Tratamiento terciario remueve residuales específicos. Por filtración, los sólidos coloidales suspendidos pueden ser removidos; la adsorción remueve orgánicos por carbón activado granular (GAC); y la oxidación química remueve también compuestos orgánicos.

Los sistemas terciarios tratan cantidades más grandes de agua de desecho, por lo cual son más caros.

Cuando las corrientes ricas en metales pesados, pesticidas u otras substancias que pueden pasar a través del primer tratamiento e inhiben el tratamiento biológico están presentes, tratamientos en-planta son necesarios.

Precipitación, adsorción de carbón activado, oxidación química, stripping aéreo o de corriente, oxidación de aire húmedo, intercambio iónico y la ósmosis inversa son algunos métodos útiles cuando se emplea el tratamiento en-planta.

Tier 1

El tratamiento terciaro…

El tratamiento terciario es un paso de refinado. Su importancia radica en lugar de encontrar soluciones al final de la tubería, donde el tratamiento primario y secundario son usados, es posible minimizar algunos componentes tóxicos o peligrosos en el proceso antes de que éstos sean combinados con otros menos peligrosos.

El tratamiento biológico un efluente ’30/20’ con no más de 30 mg/l sólidos suspendidos y 20 mg/l DBO.

Tier 1

Tratamiento terciario

Sin embargo, las corrientes de los ríos han decrecido debido condiciones de

sequía. Bajo estas circunstancias, nuevos límites son impuestos sobre la

calidad del efluente final. Los procesos de tratamiento para alcanzar los

límites requeridos en el proceso son bien conocidos como tratamientos

terciarios.

Tier 1

Tratamiento en-planta

Un programa de minimización de residuos debe ser implementado antes del tratamiento de final de la línea.

1.1. RecirculaciónRecirculación. En la industria del papel, el agua blanca proveniente de las máquinas de papel puede ser enviada a los ahorradores para remover la pulpa y la fibra y reciclarlos a varios puntos del proceso.

2.2. SegregaciónSegregación. Las corrientes limpias son separadas para descargas directas

3.3. DisposiciónDisposición. En muchos casos, la descarga total de DBO y sólidos suspendidos puede ser reducida removiendo el residuo en un estado semiseco.

4.4. ReducciónReducción. El uso de “cutoffs” automáticos pueden reducir el volumen de agua de desecho.

5.5. SubstituciónSubstitución. La substitución de aditivos químicos con un menor efecto contaminante en las operaciones de proceso.

Tier 1

.

Tier 1

Procesos de tratamiento de agua de desecho:Procesos de tratamiento de agua de desecho:

Proceso de selecciónProceso de selección

Figura 1. Programa teórico de tratamiento de agua de desecho industrial con compuestos orgánica y tóxicos

Tier 1

Corrientes Orgánicas

Corrientes con metales pesados

Corrientesminerales

Fuente de controlFuente de control

Figura 3.Figura 3.

IgualaciónIgualación

NeutralizaciónNeutralizaciónRemoción aceit/grasaRemoción aceit/grasa

Sólidos suspendidosSólidos suspendidos

Biological treatmentBiological treatment

Disposición final

Biodegradablevolátil Tóxicos y/o

no-biodegradables

Para definir los problemas del tratamiento del agua de desecho, se plantea un análisis preliminar:

Para aguas de desecho que contienen compuestos orgánicos no tóxicos, los criterios del diseño del proceso pueden obtenerse a través de estudios de laboratorio.

(Eckenfelder, 2000)

Tratamiento de la fuente:

Reducción de la fuente es cualquier actividad que reduce o

elimina la generación de desechos peligrosos en la fuente

Su principal objetivo es el de lograr cambios en la

composición, uso y patrones de generación de desecho

asociados con los productos

Tier 1

Tratamiento de la fuente:

El tratamiento de la fuente involucra diferentes de definiciones de

reducción de la fuente, pero el consenso general para ser la

inclusión de acciones en-planta para reducir la cantidad o

toxicidad de las fuentes de desechos.

Los ejemplos incluyen modificaciones de equipamiento, diseño y

cambios de operaciones del proceso y productos y substitución

de materias primas.

Tier 1

Figura 2. Estudios de laboratorio para metales pesados/orgánicos volátiles

Tier 1

Principales contam.scan y

bioassay

Aliment.reactorbatch

Biodegradacióna largo plazo

Principalescontam.scan y

bioassay

MuestraIgualada

Stripping con aire o vapor

Chemical oxidationreduction

Precipitación

Tratamientode la

fuente

Carbónactivadogranular

Carbónactivadoen polvo

Ósmosisinversa

Intercambioiónico

No-degradables/ tóxicos

Degradable

VOC/NH3

Metales pesados

Principales contam/tóxico

SDT/inorgánicos

Inicio

(Eckenfelder, 2000)

Cuando se tienen compuestos orgánicos

e inorgánicos, es necesario evaluar la

presencia de metales pesados o

compuestos orgánicos volátiles.

Figura 3. Tratamiento de agua de desecho tóxica: Tratamiento en-planta

Tier 1

IntercambioIntercambio

iónicoiónico

FiltraciónFiltración

PrecipitaciónPrecipitación

OxidaciónOxidación

reducciónreducción

ResinasResinas

poliméricaspoliméricas

AdsorciónAdsorción

con carbóncon carbón

granulargranular

TratamientoTratamiento

anaeróbicoanaeróbico

OxidaciónOxidación

concon

aire húmedoaire húmedo

OxidaciónOxidación

químicaquímica

ÓsmosisÓsmosis

inversainversa

Stripping Stripping

con aire con aire

o vaporo vapor

Agua de desecoAgua de deseco

del procesodel procesoMetalesMetales

pesadospesadosQuímicos Químicos

orgánicosorgánicos

CompuestosCompuestos

orgánicosorgánicos

volátilesvolátiles

amoniacalesamoniacales

Descarga aDescarga a

reciclaje oreciclaje o

tratamientotratamientoSi el agua de desecho es

no-biodegradable o

tóxica, se debe de

considerar el tratamiento

de la fuente o

modificaciones en-planta.

(Eckenfelder, 2000)

Métodos de remoción de sólidos suspendidos

Sedimentación es la técnica más común en el tratamiento de

desechos acuáticos ya que involucra poco equipo mecánico y es

de operación estable. Sin embrago, hay algunas situaciones en

donde la flotación resulta ser una mejor opción.

Flotación es una buena técnica para la remoción de sólidos

cuando la diferencia de densidades entre el agua y los sólidos es

marginal, o cuando los sólidos tienen mayor contenido de grasa o

aceites.

Tier 1

Métodos para la remoción de sólidos suspendidos

Coagulación es empleada para remover materiales de desecho

en forma suspendida o coloidal. Los coloides son partículas

dentro de un rango de tamaño de 1 nm to 0.1 nm, no sedimentan

en reposo y no pueden ser removidas por tratamientos físicos

convencionales.

Precipitación. en el tratamiento de agua, el proceso de

precipitación es usado para ablandar (remoción de la dureza

causada por el calcio y magnesio) y remoción de fierro y

manganeso.

Tier 1

Sedimentación:Sedimentación:

Reduce los sólidos por al menos 50%, con reducción proporcional de

DBO.

Adición de químicos para ayudar a la sedimentación por coagulación de

partículas o precipitación química.

Puede presentar descargas aceptables por los estándares con remoción

regular de lodo sin tratamiento secundario.

El lodo de los tanques primarios es removido en intervalo de entre 8 y

24 horas.

El asentamiento secundario sigue cualquier forma de aeriación

biológica o filtración para producir un efluente bajo en sólidos.

Particularmente, regulaciones estrictas de descargas sugieren un

tratamiento terciario para remover más del 50% de sólidos y DBO.

Tier 1

Flotación:Flotación:

La filtración con aire disuelto es una técnica común. Esta técnica

consiste básicamente en inyectar una corriente acuosa que

contiene aire disuelto en el agua de desecho. El aire disuelto

forma burbujas cuando abandona la solución y transporta las

partículas suspendidas, las cuales tienden a concentrarse en la

interfase burbuja-agua de desecho, a la superficie, donde

forma una emulsión.

Tier 1

Flotación:Flotación:

Tier 1

Diagrama general del método de flotación:

Agua a ser tratada Aire

Floculador

Agua tratada

Scraper (raspador)

Coagulación:Coagulación:

Los residuos del papel pueden ser efectivamente coagulados con

pequeñas dosis de alúmina. La sílica o el polielectrolito ayudan a

la rápida formación de aglomerados asentados.

Desechos que contienen aceite emulsificado puede ser clarificado

por coagulación.

Para una coagulación efectiva, se deber agregar un álcali. Después

de la adición del álcali y el coagulante, es recomendable realizar

un mezclado rápido.

Tier 1

Precipitación:Precipitación:

La presipitación química en el tratamiento de agua de desecho involucra la adición de químicos para alterar el estado físico y químico del material disuelto y suspendido, y facilitar así su remoción. Usualmente se combina con coagulación, floculación y separación.

Principio: Los compuestos disueltos, por ejemplo iones de metales pesados, son transformados en sus hidróxidos insolubles por aumento del pH por dosificación de limadura de NaOH. Usando técnicas de coagulación y floculación estos pequeños núcleos de hidróxidos se convierten en coágulos para la separación. Con los precipitantes adecuados estos coágulos sirven como trampas para otros compuestos (orgánicos) disueltos; una forma de co-precipitación.

Tier 1

Chemical precipitation

Chemical precipitation in wastewater treatment involves the addition of chemicals to alter the physical and chemical state of dissolved and suspended material and to facilitate their removal. It is usually combined with coagulation – flocculation – separation.

Principle

Dissolved compounds, for instance heavy metal ions, are brought into their insoluble hydroxides by pH increase through dosing of lime or NaOH. Using coagulation, flocculation techniques these small hydroxide nuclei become larger flocs for separation. With proper precipitants these flocs also serve as entrapment for other dissolved (organic) compounds ; a form of co-precipitation.

Chemical precipitation

Chemical precipitation in wastewater treatment involves the addition of chemicals to alter the physical and chemical state of dissolved and suspended material and to facilitate their removal. It is usually combined with coagulation – flocculation – separation.

Principle

Dissolved compounds, for instance heavy metal ions, are brought into their insoluble hydroxides by pH increase through dosing of lime or NaOH. Using coagulation, flocculation techniques these small hydroxide nuclei become larger flocs for separation. With proper precipitants these flocs also serve as entrapment for other dissolved (organic) compounds ; a form of co-precipitation.

Remoción de Metales Pesados:

Tier 1

TÉCNICAS DE REMOCIÓN DE METALES PESADOS

Precipitación convencional

Hidróxido

Sulfuro

Carbonato

Coprecipitación

Precipitación inducida

Dimetil tio carbamato

Dietil tio carbamato

Trimercapto-s-triacina, sal de trisodio

Otros métodos

Intercambio iónico

Adsorción

Oportunidades de recuperación

Intercambio iónico

Membranas

Técnicas electrolíticas

Tratamiento Biológico

Tier 1

InfluenteAcuoso de desecho

Tratamiento físico y químico BiodegradableBiodegradable

Highstrength

Tratamientoanaeróbico

Descarga PACTPACTFracción

Inhibidora no degradable

Efluente pulido

Sistema de Crecimiento

disperso

Sistema de Mezclado total

Listo para degradación

Remoción de nitrógeno

requerida Sistema de crecimiento fijo

Descarga

DescargaDescarga

Proceso intermitente

Sistema de Nitrificación/

Desnitrificación

Sistema “plugflow”

Sistemaselector

Efluentepulido

Alta Alta

resistenciaresistencia

Si Si

Si

Si

Si

SiSi

No

No

No

No No No

No

(Eckenfelder, 2000)

Cuando el Cuando el

tratamiento tratamiento

biológico es biológico es

requerido, se requerido, se

cuenta con cuenta con

varias opciones:varias opciones:

Tratamiento biológicoTratamiento biológico: parámetros y dimensiones típicos de operación

Tier 1

Método de tratamiento

Modo de operaciónGrado de

tratamientoRequerimientos de

superficieEquipo Comentarios

Laguna

Descarga intermitente o continua; facultativa o

anaeróbicaIntermedio

Excavado terrestre; 10-60 días de

retención

Control frecuente de

olores requerido

Lagunas

Activadas

Tanques completamente

mezclados o facultativos

continuos

Alto en verano; bajo en invierno

Pila de tierra, 8-16

ft de profundidad, 8-

16 acres/(millón

gal/d)

Embarcadero

montado o aereadores

de superficie flotante

o difusores de sub-

superficie

Separación de sólidos en laguna; remoción periódica

de agua y lodos

Lodo

Activado

Completamente mezclado o

flujo pistón; reciclaje de lodo

> 90% remoción de orgánicos

Pila de tierra o concreto; 12p20 ft

de profundidad; 75000-350000ft3/(m

illón gal/d)

Aereadores difusos o mecánicos;

clarificador para separación de lodo

y reciclo

Exceso de lodos deshidratados y disposición final

Filtro por

goteo

Aplicación continua; pueden

emplear efluentes de reciclo

Intermedio o alto, depende de la

carga

225-1400 ft /(millón gal/d)

Empacador plástico 20-40 ft de

profundidad

Pretratamiento antes del POTW o de

la planta de lodos activados

CBR Multietapas continuas Intermedio o alto Discos plásticos Separación de

sólidos requerida

Anaeróbico

Mezclado completo con

reciclado; filtro upflow y

downflow, lecho fluidazo;

cama de lodo upflow

Intermedio

Recolección de gas requerida;

pretratamiento antes del POTW o de la planta de lodos

activados

Irrigación

spray

Aplicación intermitente de

desecho

Completo; percolación de agua en agua subterránea y

residuos a corriente

40-300

gal/(min.acre)

Tubería de irrigación de aluminio y

boquillas de rocío; movible para

relocación

Separación

requerida de

sólidos; contenido

limitado de sal en

desechos

(Eckenfelder, 2000)

Tratamientos avanzados de desechos acuosos

El tratamiento avanzado de desechos acuosos es definido como el proceso que remeve El tratamiento avanzado de desechos acuosos es definido como el proceso que remeve mayor cantidad de contaminantes que los tratamientos convencionales. Este mayor cantidad de contaminantes que los tratamientos convencionales. Este término puede ser empleado como el tratamiento terciario, pero la mayoría de sus término puede ser empleado como el tratamiento terciario, pero la mayoría de sus objetivos es la separación de nitrógeno, fosfuros y sólidos suspendidos.objetivos es la separación de nitrógeno, fosfuros y sólidos suspendidos.

Los tratamientos avanzados incluyen:Los tratamientos avanzados incluyen:

Coagulación química de los desechos acuosos

Medios filtrantes granulares

Ultrafiltración

Nanofiltración

Pantallas cuña-cable

Micromonitoreo

Filtros de tierras de diatomeas

Tier 1

Tier 1

Reducción de volumen y disposiciónReducción de volumen y disposición

Reducción de volumen

La reducción del volumen puede ser usada para reducir los costos de

tratamiento y de manejo y disposición de residuos remanentes después

del tratamiento. La reducción del volumen puede ser lograda usando

diferentes métodos:

Reuso de desechos acuosos y residuosReuso de desechos acuosos y residuos

Modificaciones al tratamiento para reducir los residuos sólidosModificaciones al tratamiento para reducir los residuos sólidos

Tratamientos segregados para reducir mezclas de residuos peligrosasTratamientos segregados para reducir mezclas de residuos peligrosas

Incineración para reducir el volumen de desechos y convertir desechos Incineración para reducir el volumen de desechos y convertir desechos

peligrosos en no-peligrosos.peligrosos en no-peligrosos.

Tier 1

Reducción en la producción de desechos y volúmenes de disposición

Deshidratación simple: el lodo es desecado en una serie de tanques y se deja sedimentar. El agua obtenida es decantada. Este método reduce el volumen de lodo depositado.

Composición: el material es revuelto mecánicamente en intervalos, se somete a aereación forzada y se envía a recipientes donde se controla el contenido de olor, pérdida de calor y agua.

Tier 1

Digestión: es la degeneración lenta del contenido orgánico del lodo por bacterias anaeróbicas en compuestos más simples- dióxido de carbono, agua y aniones (nitratos, sulfuros, fosfatos).

La digestión es uno de los pocos tratamientos de lodos en el que se logra una reducción significativa de agentes patógenos.

La producción del digestor de gas es 65-70% metano, 30-34% dióxido de carbono y trazas de compuestos sulfurados. El gas colectado es quemado en un boiler para mantener el digestor caliente y el exceso es usado para calentamientos posteriores o generación de energía.

Tier 1

Reducción en la producción de desechos y volúmenes de disposición

Incineration: its main advantages lie in the complete destruction

of organic compounds, the ash being inert and usually less than

25% of the original sludge volume.

Most incinerators are of the fluidized bed variety.

Tier 1

Reduction of waste production and disposal volumes

Diagrama de manejo de desechos…

Tier 1

Disposición dedesechos

Tratamientode desechos

Reciclaje dedesechos

Operaciones mejoradas

Rediseño delproceso

Materia primasubstituta

Aumento de la Efectividaddel manejo de desechos

Preguntas de opción múltiplePreguntas de opción múltiple

Tier 1

Tier 1: Quiz

1.1. ¿Qué es contaminación?¿Qué es contaminación?

a) Contaminación se refiere a contaminantes dañinos al medio ambiente y al acto o proceso de contaminar el ambiente.

b) Cualquier cambio indeseable en las características del aire, agua, suelo o comida que afectan la salud llamada; llamado contaminación.

c) Químicos indeseables u otros materiales encontrados en el ambiente. Los contaminantes pueden dañar la salud humana y el ambiente.

d) Todas las anteriores.

Tier 1

2.2. ¿Qué es DBO?¿Qué es DBO?

a) La cantidad de oxígeno requerida para la estabilización de materia orgánica oxidable presente por 7 días de incubación a 20 oF.

b) Una prueba empírica usada para la medición de los desechos, evaluando la cantidad de oxígeno requerido por microbios para degradar una muestra de efluente.

c) Una prueba usada para evaluar la cantidad de oxígeno presente en la corriente.

d) La cantidad de oxígeno requerida para desarrollar una prueba bioquímica.

Tier 1: Quiz

Tier 1

3.3. ¿Por qué es importante reducir los contaminantes dañinos?¿Por qué es importante reducir los contaminantes dañinos?

a) Debido a que al ser descargados pueden causar contaminación del agua.

b) Debido a sus características radioactivas que pueden dañar la salud humana y provocar cáncer.

c) Debido a que enfermedades infecciosas pueden ser transmitidas cuando existe contacto con sustancias contaminantes.

d) Debido a sus características dañinas para la salud humana y el medio ambiente.

Tier 1

Tier 1: Quiz

Tier 1

Tier 1: Quiz