TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – TRATAMIENTO PRIMARIO (LAGUNAS

PRIMARIAS)

ESTUDIANTES : ABNER GARRIDO

SERGIO CARDOZO

RODRIGO GONZALES

MAYRA GRAGEDA

NAHIR ROJAS

JEFRY VERGARA

INTRODUCCIÓN

El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano.

OBJETIVOS

Objetivo General:

Conocer el proceso de Tratamiento de aguas Residuales realizando énfasis en el asunto del Tratamiento Primario – Lagunas Primarias.

Objetivos específicos:

Analizar y comprender la función que realizan las lagunas primarias, en el tratamiento de aguas residuales.

Encontrar ventajas y deficiencias en la utilización de lagunas Facultativas.

Conocer los parámetros de diseño impuestos para el esbozo de las lagunas primarias.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES:

Para el tratamiento de las aguas residuales, se conoce como Operaciones Unitarias a aquellos métodos de tratamiento.En la actualidad, las Operaciones y Procesos Unitarios se agrupan entre sí para constituir los así :

Pre-Tratamiento (Retención de solidos)

Tratamiento Primario (Asentamiento de sólidos)

Tratamiento Secundario (Tratamiento biológico de sólidos flotantes y asentados)

Tratamiento Terciario (Pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección).

TREN DE TRATAMIENTO (LAGUNAS DE ESTABLILIZACION)

Lagunas de Estabilizacion

Las lagunas de estabilizacion con una gran relacion largo-ancho (>5) reciben el nombre de lagunas alargadas. Deben estar precedidas por dos o mas lagunas primarias que retengan los solidos sedimentables. Estas ultimas, denominadas lagunas primarias evitan suspender la operacion de las lagunas alargadas para llevar a cabo la remocion periodica de lodos.

Las lagunas que reciben agua residual cruda son lagunas primarias. Las lagunas que reciben el efluente de una primaria se llaman secundarias.

Siempre se debe construir por lo menos dos lagunas primarias (en paralelo) con el fin de que una se mantenga en operacion mientras se hace la limpieza de los lodos en la otra

Diagramas de Flujo de lagunas de estabilización:

SERIE ANAEROBIA, FACULTATIVA Y DE MADURACIÓN

Esta debe usarse cuando hay necesidad de una reducción apreciable de bacterias y reducción en área.

Adicionalmente debe considerarse la alternativa de reactores anaerobios de alta tasa como sustitutos de las lagunas anaerobias.

SERIE FACULTATIVA Y DE MADURACIÓN

Este es el caso más usual de lagunas en serie, en el cual las unidades de maduración pueden tener una o más unidades.

LAGUNAS ANAEROBIAS

Debido a las altas cargas que soporta este tipo de unidades de tratamiento y a las eficiencias reducidas, se hace necesario el tratamiento posterior, generalmente por unidades de lagunas facultativas en serie.

Debe diseñarse un número mínimo de dos unidades en paralelo para permitir la operación en una de las unidades mientras se remueve el lodo de la otra.

Las lagunas anaerobias constituyen un proceso de tratamiento que opera bajo una condición de ausencia de oxígeno.

Las lagunas anaerobias se utilizan normalmente como primera fase en el tratamiento de aguas residuales urbanas o industriales.

El objetivo primordial de estas lagunas es la reducción de contenido en sólidos y materia orgánica del agua residual, y no la obtención de un efluente de alta calidad.

Valores utilizados en PTAR – Ley 1333 (Bolivia)

Valores Límite para el efluente – PTARParámetro valor unidad

DBO 80 ml/lDQO 250 ml/l

Coliformes Fecales 1000 CF/100 ml

Valores utilizados en PTAR convencionales (Sudamérica)Valores Límite para el efluente – Laguna Anaerobia

Parámetro valor unidadDBO 30 - 70 %DQO 38 %

Solidos Sedimentables

90 %

Sólidos en Suspensión

60 %

Coliformes Fecales NMP/100 ml

ESTABILIZACIÓN

La estabilización tiene lugar mediante tres etapas:

Hidrolisis: Este término indica la conversión de compuestos orgánicos complejos einsolubles en otros compuestos más sencillos y solubles en agua

Fermentación Acida: Los compuestos orgánicos sencillos generados en la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de ácidos.

Fermentación del Metano: Una vez que se han formado ácidos orgánicos, una nueva categoría de bacterias entra en acción, y los utiliza para convertirlos finalmente en metano y dióxido de carbono.

LAGUNAS FACULTATIVAS Las características principales de este tipo de lagunas son el comensalismo

entre las algas y bacterias en el estrato superior y la descomposición anaerobia de los sólidos sedimentados en el fondo.

Su utilización como unidad de tratamiento en un sistema de lagunas puede ser:

Como laguna primaria única (caso de climas fríos en los cuales la carga de diseño es tan baja que permite una adecuada remoción de bacterias) o seguida de una laguna secundaria y/o terciaria (normalmente referida como laguna de maduración).

Como una unidad secundaria después de lagunas anaerobias o aireadas, para cumplir el propósito de procesar sus efluentes a un grado mayor.

Las lagunas facultativas son diseñadas para remoción de DBO5 con base en una baja carga orgánica superficial que permita el desarrollo de una población algal activa.

Valores utilizados en PTAR – Ley 1333 (Bolivia)Valores Límite para el efluente – PTAR

Parámetro valor unidadDBO 80 ml/lDQO 250 ml/l

Coliformes Fecales 1000 CF/100 ml

Valores utilizados en PTAR convencionales (Sudamérica)Valores Límite para el efluente – Laguna Facultativa

Parámetro valor unidadDBO 35 - 80 %DQO 45 %

Solidos Sedimentables 80 %

Sólidos en Suspensión 65 %

Coliformes Fecales NMP/100 ml

CRITERIOS DE DISEÑO

LAGUNAS ANAEROBIAS

Carga superficial

El criterio de carga superficial en lagunas anaerobias se usa para comprobar que la carga sea suficientemente alta con el fin de sobrepasar la carga facultativa

Carga volumétrica

La carga orgánica volumétrica máxima, para temperaturas sobre 20ºC permitida será 300 g DBO/m3/d.

TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICA

Los tiempos de retención hidráulica a usar son función de la temperatura del agua del mes más frio, y de la eficiencia de remoción requerida.

Acumulacion de lodos

Se debe calcular el volumen de acumulación de lodos en la laguna y tenerlo en cuenta para el diseño. El valor de diseño para tal propósito es de 40 L/hab/año.

LAGUNAS FACULTATIVAS

Carga superficial

Existen numerosas correlaciones que permiten calcular la carga orgánica superficial máxima para una laguna facultativa. El diseñador está en libertad de escoger la correlación a utilizar.

Profundidad

Para evitar el crecimiento de plantas acuáticas con raíces en el fondo, la profundidad de las lagunas debe estar por encima de 1.0 m. La profundidad varia entre1.0 y 2.5 m.

ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO PRIMARIO:

Sedimetadores primarios puede reemplazar a la primera etapa del proceso de lagunas estabilizantes.

Sedimentación Primaria:

El objetivo de  la sedimentación primaria es remover rápidamente  los residuos sólidos sedimentables y materia flotante para así, disminuir la concentración de los sólidos suspendidos.

 

En  las  grandes plantas de  tratamiento  (0.75  Mgal/d  o  más),  la  remoción  de  SST  se  realiza  en  tanques  de sedimentación  circulares  o  rectangulares  con  limpieza mecánica y diseño estandarizado,  excepto  en  aquellas plantas que cuentan con tanque imhoff.

  Cabe  anotar  que  los  sedimentadores  primarios  se  omiten  con  frecuencia  dentro  del  diseño  de  plantas  de tratamiento pequeñas. La elección del tipo de sedimentador con una aplicación dada, depende del tamaño de las instalaciones, de las normas emitidas por autoridades locales de control, de las condiciones locales del sitio y de la experiencia del ingeniero a cargo.

La etapa de sedimentación debe contar por  lo menos con dos unidades de manera que si un sedimentador se encuentra en Trabajo de reparación y mantenimiento, es posible garantizar la continuidad en el tratamiento.

 

  Los  sedimentadores  primarios  diseñados  y  operados  pacientemente,  remueven  entre  el  50%  y  70%  de  los sólidos suspendidos y entre el 25% y 40% de DBO5.

Los  parámetros  de  diseño  de  la  sedimentación  de  partículas floculantes son dos:

Parámetros generales para el diseño de sedimentadores:

Carga Superficial: también  llamado Velocidad Descensional,  es  el  caudal  de  fluido  dividido  por  la superficie  del  depósito  de  sedimentación.  Éste  será  el  único  parámetro  de  la  sedimentación  de partículas discretas.

Tiempo de Retención: Volumen del depósito dividido por el caudal. A veces, en vez de este parámetro se toma la altura del depósito al ser ambos interdependientes.

Además de estos parámetros existen ciertas características del A.R. que afectan al rendimiento del proceso. Así, en la  decantación  primaria  los  factores  básicos  son  la  concentración  de  SS  y  las  características  floculantes  de  los mismos. Así, por ejemplo el rendimiento de reducción aumentará al aumentar la concentración de SS.

En los sedimentadores horizontales predomina el flujo horizontal.

Los sedimentadores rectangulares cuentan con sistemas de recolección de lodo sedimentado, los cuales pueden ser de barredores con cadenas o de puente móvil.

En los sistemas con barredores: los lodos sedimentados se arrastran hasta los pozos para lodos, mientras que en plantas grandes se arrastran hasta unos canales de fondo transversales, los cuales cuentan con sistemas de recolección (colectores transversales), de barredores de cadena o tornillo que conducen los lodos hasta uno o más pozos.

En los sistemas de puente móvil: el mecanismo de recolección es similar pero en lugar de barredores se instala una o más cuchillas que cuelgan del puente. Es conveniente también contar con instalaciones de bombeo cerca de los pozos de recogida de lodos ubicados en los extremos del tanque. Una estación puede fácilmente servir para dos o más tanques.

Tanques rectangulares

Puente móvil.Barredora con cadena

El flujo en los tanques circulares es de tipo radial

 El agua a tratar se introduce en el sedimentador por el centro o por la periferia del tanque.

Tanques circulares

 Alimentación central:

El  agua  residual  se  distribuye  uniformemente  en  todas  las  direcciones  con  ayuda  de  un  vertedero circular  ubicado  en  la  zona  central  del  tanque.  Este  sistema  cuenta  con  un  sistema de  dos  y  cuatro brazos que giran lentamente, equipados con barredores en el fondo para la remoción de lodos y con cuchillas superficiales para remover espuma.

 Alimentación perimetral:

 El agua residual fluye alrededor del tanque de manera de espiral hasta pasar por debajo del deflector, mientras que el agua clarificada se recoge por medio de unos vertederos colocados a ambos lados de un canal ubicado en  la parte central.  Las  capas de grasa y espuma quedan  retenidas en  la  superficie del espacio anular.

El agua se transporta por una tubería suspendida del puente, o embebida en hormigón debajo de la solera, hasta el centro del sedimentador.

Cuentan con un deflector circular  suspendido a corta distancia de  la pared del  tanque,  formando un espacio anular por donde se descarga el agua residual en dirección tangencial.

 Alimentación central 

Alimentación perimetral.

Alimentación perimetral.

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

La operación y mantenimiento de las lagunas de estabilización primarias tiene como objetivos básicos lo siguiente:

Mantener limpias las estructuras de entrada, interconexión y salida.

Mantener las lagunas facultativas primarias un color verde intenso brillante, el cual indica el pH y el oxígeno disuelto alto.

Mantener libre de vegetación la superficie de agua.

Mantener adecuadamente podados los taludes para prevenir problemas de insectos y erosión.

Mantener un efluente con concentraciones mínimas de DBO y solidos suspendidos.

CONCLUCIONES

La depuración de aguas residuales por lagunaje es un sistema sencillo y adecuado para pequeñas ciudades, ya que no requiere grandes inversiones económicas para su aplicación.

Es un sistema sostenible, que no necesita ningún tipo de suministro energético para su funcionamiento y mantenimiento.

El proceso de lagunas primarias anaerobias es sensible a factores ambientales como temperatura y pH.

El proceso de lagunaje presenta emanaciones de malos olores, por lo que se deben construir a distancias considerables de los límites urbanos.

Las lagunas primarias anaeróbicas requieren limpieza de lodos con mayor frecuencia.

RECOMENDACIONES

Para evitar la acumulación de materias solidas en la superficie y orilla de las lagunas se podría realizar:

La disposición de una red como las utilizadas para el mantenimiento de piscinas, esta puede utilizarse para retirar cualquiera de las materias flotantes una vez que el viento las ha arrastrado hacia la orilla de la laguna.

Una de las causas de malos olores en las lagunas es la existencia de sobrecarga en la planta, para tratar de minimizar las causas recomendamos lo siguiente:

Aumentar el número de módulos de lagunas facultativas.

Mejorar la distribución de los caudales.

Revisar constantemente la planta para evitar vertidos incontrolados.