RESIDUALES URBANAS. TRATAMIENTO DE AGUAS · DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Cuando se quiere...

REALIZADO POR: ING. JOSÉ DANIEL VIZCARRA LLERENA

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS.

Curso de Especialización en Gestión,Saneamiento y Tratamiento de Aguas Residuales

MODULO 3

CONTENIDO

1. Introducción.2. Proceso de una Planta de Tratamiento de Aguas

Residuales Urbanas.3. Criterios para Seleccionar Sistemas de tratamiento de

aguas residuales.4. Procesos utilizados en la etapa de pretratamiento.5. Procesos usados en el Tratamiento Primario.6. Procesos Usados en el Tratamiento Secundario.7. Tratamiento terciario.8. Métodos Usados Para el Tratamiento de Lodos en Exceso

(Desechados).9. Dimensionamiento de Plantas de Tratamiento de Aguas

Residuales

Introducción

INTRODUCCIÓN

• En Creta se encontraron restos de instalaciones de alcantarillado

• Se usaban las letrinas en la Edad media Europea.

• Alcantarilla en el Perú edad antigua.

INTRODUCCIÓN

• Actualmente el continuo incremento de las demandas de agua, la presión demográfica y la proliferación de desechos contaminantes presentes en el agua, tienen cada día mayor repercusión negativa en el medio ambiente, comprometen el equilibrio ecológico y ponen en peligro la propia subsistencia de los usos actuales o previstos, de los recursos hídricos.

• La creciente importancia del agua como recurso natural indispensable, irreemplazable y altamente vulnerable, unido al creciente interés por la protección del medio ambiente en general, han motivado una toma de conciencia de la necesidad de depurar aguas procedentes de usos tanto urbanos como industriales e incluso, más recientemente, de los efluentes de riego dando paso a diferentes tecnologías en depuración.

INTRODUCCIÓN

Una de estas es la PTAR la cual podemos definir como toda instalación que recoge el agua residual urbana y la somete a una serie de tratamientos y procesos con el objetivo de reducir la contaminación de las aguas antes de ser vertidas, para que no causen impactos medio ambientales y alteren así el estado normal de la naturaleza.

INTRODUCCIÓN

En el campo del tratamiento de las aguas residuales se plantean un conjunto de programas y planes de implementación, cuyo objetivo, enfocado en la ecoeficiencia, recae en la introducción y aplicación de buenas prácticas, aplicación de la reingeniería de procesos y el análisis del ciclo de vida del agua.

La implementación de la ecoeficiencia se inicia con la mejora de los procesos, aplicando medidas de eficiencia energética, ahorro de agua, buena disposición de residuos sólidos y tóxicos, evitando arrojarlos al alcantarillado.

INTRODUCCIÓN

En la selección de tecnologías para el tratamiento de aguas residuales, la ecoeficiencia busca integrar unidades que en conjunto permitan alcanzar los objetivos del tratamiento, pero basado en los siguientes criterios:

• Menor área de terreno empleado.• Reducir el empleo de energía

eléctrica.• Reducir el uso de químicos u otros

insumos que impliquen consumo de recursos y por lo tanto mayor costo.

• Reducir la generación de lodos resultantes del proceso de tratamiento.

• Promover la generación de biogás como subproducto del tratamiento.

• Reúso de las aguas residuales tratadas. Vista panorámica de un Sistema de

Tratamiento de Aguas Residuales domésticas, implementado en el distrito de San Borja - Lima.

TIPOS DE AGUAS RESIDUALES

Tipos de Aguas

Residuales

Aguas Negras

Aguas Residuales Industriales

Aguas Agrícolas

Aguas Blancas

AGUAS RESIDUALES URBANAS

• Las aguas residuales urbanas tienen una composición mas o menos uniforme, que facilita los procesos de tratamieno, y las distingue claramente de las aguas residuales industriales.

• La composición, al igual que la calidad de aguas residuales, sufre también variaciones respecto al tiempo, varia en el transcurso de las distintas horas del día, en función de los días de la semana y se presentan variaciones estacionales.

CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS.

Car

acte

rístic

as d

e la

s A

RU

Físicos

Químicos

Biológicos

Ver video de Aguas residuales

https://www.youtube.com/watch?v=f4a8SHTTXJM

Ver video Planta de tratamiento de aguas residuales San jerónimo de Cuzco.

https://www.youtube.com/watch?v=OwHTuztUEk0





CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

Ca

ract

eríst

ica

s Físi

cas

Temperatura

Turbidez

Color

Solidos Totales

Solidos Fijos

Dolidos Volátiles

Olor

Carga contaminante:

• Determine la carga contaminante de una empresa que posee 7000 de DQO e un caudal de 550L/s.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

Materia Orgánica

Proteinas, Carbohicratos,

aceites y Grasas

DBO5 Cantidad de oxígeno que necesitan los microorganismos para degradar la materia orgánica presente en el agua.

DQOMide la cantidad de materia orgánica del agua, mediante la determinación del

oxigeno necesario para oxidaría, pero en este caso proporcionado por un oxidante químico como el permanganato potásico o el dicromato potásico.

COT El carbono orgánico se oxida a CO2, en presencia de un catalizador, y se cuantifica mediante un analizador de infrarrojos.

DTOEsta prueba se realiza en una cámara de combustión catalizada con platino, en

la cual se produce una transformación de la materia orgánica en productos finales estables.

DTeOSe estima mediante una reacción teórica de oxidación total. Para ello, es necesario

conocer la composición de las aguas residuales en carbohidratos, proteínas y grasas.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

Car

acte

rístic

as Q

uím

icas

pH

Cloruros

Alcalinidad

Nitrógeno

Fósforo

Azufre

Compuestos Tóxicos

Metales Pesados

Gases

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

Ca

ract

eríst

ica

s Bi

ológ

ica

s

BACTERIAS

VIRUS

PROTOZOOS

HONGOS

1.- Mencione algunos de las características físicas químicas y biológicas y en que normas peruanas están descritas.

2.- Describa con sus propias palabras la imagen del metabolismo de los sustratos por los microorganismos que se encuentran en las aguas residuales.

3.- De los Videos que se encuentran en los enlaces realice un pequeño resumen de lo mas importante de cada video.

Proceso de una Planta de

Tratamiento de Aguas Residuales

Urbanas

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales son un conjunto integrado de operaciones y procesos físicos, químicos y biológicos, que se utilizan con la finalidad de depurar las aguas residuales hasta un nivel tal que permita alcanzar la calidad requerida para su disposición final, o su aprovechamiento mediante el reúso.

Tratamiento de aguas residuales industriales.

PRETRATAMIENTO

Tiene como objetivo la retención de sólidos gruesos y sólidos finos con densidad mayor al agua y arenas, con el fin de facilitar el tratamiento posterior. Son usuales el empleo de canales con rejas gruesas y finas, desarenadores, y en casos especiales se emplean tamices. Estas unidades, en ocasiones obviadas en el diseño de plantas de tratamiento, son necesarias para evitar problemas por el paso de arena, basura, plásticos, etc., hacia los procesos de tratamiento propiamente dichos. Pretratamiento con rejillas.

TRATAMIENTO PRIMARIO

Se considera como unidad de tratamiento primario a todo sistema que permite remover material en suspensión, excepto material coloidal o sustancias disueltas presentes en el agua. Así, la remoción del tratamiento primario permite quitar entre el 60 a 70% de sólidos suspendidos totales y hasta un 30% de la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) orgánica sedimentable presente en el agua residual. Es común en zonas rurales el empleo del tanque séptico como unidad de tratamiento primario con disposición final por infiltración. El tanque Imhoff ha sido empleado en localidades de mediano tamaño como un buen sistema de tratamiento primario. Por ejemplo en la ciudad de Ayacucho se han instalado 6 unidades de tanque Imhoff como parte del sistema de tratamiento.

TRATAMIENTO SECUNDARIO

El fundamento del tratamiento secundario es la inclusión de procesos biológicos en los que predominan las reacciones bioquímicas, generadas por microorganismos que logran ecientes resultados en la remoción de entre el 50% y el 95% de la DBO. Los sistemas más empleados son:

• Biofiltros o filtración biológica, ltros percoladores, filtros rotatorios o biodiscos.

• Lodos activados, entre los que se encuentran los convencionales y los de aireación extendida.

• Lagunas de estabilización de los tipos facultativas y aireadas.

TRATAMIENTO TERCEARIO

El tratamiento de nivel terciario tiene como objetivo lograr fundamentalmente la remoción de nutrientes como nitrógeno y fósforo. Usualmente, la finalidad del tratamiento de nivel terciario es evitar que la descarga del agua residual, tratada previamente, ocasione la eutroficación o crecimiento generalizado de algas en lagos, lagunas o cuerpos de agua de baja circulación, ya que ello desencadena el consumo de oxígeno disuelto con los consecuentes impactos sobre la vida acuática del cuerpo de agua receptor. El uso del efluente de plantas de tratamiento de nivel terciario puede aplicarse al riego de áreas agrícolas, la crianza de peces y otras actividades productivas.

Criterios para Seleccionar Sistemas

de tratamiento de aguas residuales.

CRITERIOS PARA SELECCIONAR SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

Cuando se quiere optar por un sistema de tratamiento de aguas residuales se debe tener en cuenta lo siguiente:

• Identificar las exigencias de calidad del agua a tratar para su disposición en un cuerpo receptor o con fines de reúso, de manera coherente con la realidad local (actual y proyectada).

• Buscar las mejores posibilidades del reúso de las aguas tratadas, para obtener el mayor benecio social (salud pública), ambiental (gestión ambiental de los recursos hídricos) y económico.

• Incluir dentro de los costos de inversión, operación y mantenimiento, un presupuesto para la intervención social y los análisis de agua necesarios para la evaluación y monitoreo del sistema de tratamiento.


• Contar con la información básica para elaborar el estudio denitivo y el expediente técnico, cuyo contenido y especicaciones se encuentran regulados en sus aspectos técnicos y de parámetros de calidad del agua.

• Planicar la disponibilidad del área, conseguir la aceptación de la población (la cual debe ser capacitada y sensibilizada), y, por último, lograr el compromiso y organización de la sociedad civil y sus autoridades.

• Conocer la normatividad legal y técnica sobre plantas de tratamiento de aguas residuales.


• Se deberá considerar también la calidad del euente, para los nes de aprovechamiento deseado.

• Ser eciente en la remoción de patógenos y ajustarse a los parámetros convencionales de los procesos más empleados.

• Contar con personal responsable del mantenimiento y operación de la planta, debidamente capacitado y sensibilizado.

Procesos utilizados en la etapa de

pretratamiento.

ALIVIADEROS

Consiste en evacuar el excedente de caudal sobre el que se ha calculado como tope para funcionamiento de la PTAR. El Aliviadero lo que hace es cumplir con una función de frenado y regulación de caudales de avenido.

TIPOS DE ALIVIADEROS

Aliviadero Lateral Vertedero Transversal

Vertedero de Salto

POZO DE GRUESOS

Se diseña cuando se espera encontrar en el agua residual, debido a las características del vertido o al diseño de los colectores, elevada cantidad de sólidos de gran tamaño. Se ubica en la zona de entrada y es importante que si sección tenga forma troncopiramidal con las paredes inclinadas, para evitar acumulación de sólidos y arenas en los laterales y esquinas y poder extraer de manera efectiva la mayor cantidad de residuos.

DESBASTES

Este proceso es utilizado para la reducción de sólidos en suspensión de distintos tamaños. Es una separación de sólidos por interposición de una rejilla, criba o tamiz.

Este proceso cumple los siguientes objetivos:

• Proteger a la PTAR de la posible llegada de grandes objetos capaces de provocar obstrucciones en las distintas unidades de la instalación.

• Separar y evacuar fácilmente las materias voluminosas arrastradas por el agua bruta que podrían disminuir la eficacia de los tratamientos posteriores.

• Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores.

• Eludir posteriores depósitos.

DESARENADORES

Los desarenadores sirven para separar del agua residual grava, arena, partículas minerales y cualquier otra materia pesada que tenga una velocidad de sedimentación o peso específico superiores a los de los sólidos orgánicos. Normalmente son partículas con una granulometría superior a 200 micras. Su objetico es evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente.

DESENGRASADO

El objetivo en este paso es eliminar las grasas, aceites y espuma y además materiales flotantes más ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores.

El desaceitado consiste en una separación l-l, mientras que el desengrasado es una separación s-l. En ambos casos se eliminan mediante insuflación de aire, para desenmulsificar las grasas y mejorar la flotabilidad.

Procesos usados en el Tratamiento

Primario

PROCESOS USADOS EN EL TRATAMIENTO PRIMARIO

Conjunto de procesos que tienen como objetivo la separación por medios físicos de partículas en suspensión no retenidas en el pretratamiento. Si este proceso lo potenciamos con reactivos hablamos de tratamiento fisicoquímico. Habitualmente este tratamiento fisicoquímico se divide en dos etapas, una donde se produce la coagulación y la segunda se produce la floculación en el tanque que posee el mismo nombre.

SEDIMENTACIÓN

La sedimentación es un proceso de eliminación de sólidos en suspensión susceptibles de separación por diferencias de densidad, de forma que las partículas mas pesadas que el agua son separadas por acción de la gravedad. Este proceso tiene lugar tanto en la decantación primaria como en la secundaria.

La finalidad fundamental de los decantadores primarios es doble, por un lado permiten eliminar sólidos en suspensión (60%) y materia orgánica (30%), por otro lado protegen los procesos posteriores de oxidación biológica de la intrusión de fangos inertes de densidad elevada, evitando la posible abrasión de los diferentes equipos electromecánicos.

TIPOS DE SEDIMENTADORES

COAGULACIÓN – FLOCULACIÓN

La coagulación es un fenómeno de desestabilización de las partículas coloidales, que puede conseguirse especialmente a través de la neutralización de sus cargas eléctricas con un coagulante.

La Floculación es la agrupación de partículas descargadas, al ponerse en contacto unas con otras, esta agrupación es favorecida por algunos productos llamados floculantes. Los flóculos son retenidos en una fase posterior del tratamiento.

Las sales más usadas son sales de aluminio y de hierro.

Procesos Usados en el Tratamiento

Secundario

PROCESOS USADOS EN EL TRATAMIENTO SECUNDARIO

Después del pretratamiento y del tratamiento primario la materia orgánica que queda disuelta y en suspensión así como el resto de las partículas sólidas que no se han eliminado en los tratamientos anteriores, son eliminados mediante los denominados “PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACIÓN AEROBIA”, que en la línea de aguas constituyen los tratamientos secundarios también denominados procesos biológicos. Estos son realizados por determinado grupo de microorganismos (Bacterias, Protozoos) que en presencia de oxígeno, actúan sobre la materia orgánica e inorgánica disuelta, suspendida y coloidal existente en el agua residual, transformándola en gases y materia celular, que puede separarse fácilmente mediante procesos de sedimentación a posterior.

PROCESOS USADOS EN EL TRATAMIENTO SECUNDARIO

Los factores principales para

que se produzcan la

depuración del agua residual

Característica del sustrato

Nutrientes

Aportación de oxígeno

TemperaturapH

Salinidad

Tóxicos o inhibidores

NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN

Nitrificación: Proceso en el que el Nitrógeno orgánico y amoniacal se oxida transformándose en Nitrito y Nitrato. Las más conocidas son las Nitrosomas así como los Pseudomonas y Bacillus, entre otras.

La desnitrificación consiste en el paso de los nitratos a nitrógeno atmosférico, por la acción de un grupo de bacterias llamadas desnitrificantes. Dicha forma de nitrógeno tenderá a salir a la atmósfera, consiguiéndose así la eliminación del nitrógeno en el agua. Para que estas bacterias actúen, es necesario que el agua tenga bastante carga de materia orgánica, una fuente de nitratos elevada muy poco oxígeno libre y un pH entre 7 y 8.

NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN

FANGOS ACTIVADOS

Los Microorganismos que van a oxidar la materia orgánica, se mantienen en suspensión en el agua, denominándose reactores de fangos activos. En este proceso, el agua residual se estabiliza, biológicamente, en un reactor sometido a condiciones aerobias, y en el que los microorganismos flotan libremente. El ambiente aerobio se consigue mediante sistemas de aireación. Al contenido del reactor se le llama licor mezcla y está constituido por agua residual y microorganismos agrupados llamados bioflóculos.

Una vez que el agua residual ha sido tratada en el reactor, pasa a un decantador secundario, donde la masa biológica generada por el consumo de la materia orgánica, es separada del líquido efluente. Parte de esta masa biológica es eliminada (fango en exceso), y otra parte es recirculada al reactor, para mantener la biomasa necesaria para que se lleve a cabo el tratamiento en un corto tiempo.

FANGOS ACTIVADOS

Parámetros Operacionales

Carga másica

Carga Volumétrica

Edad del Fango

Rendimiento

FANGOS ACTIVADOS

Parámetros de Control

Calidad exigida al efluente

Características del agua residual

a tratar

Cantidad de microorganismos

activos que se necesitan en el

tratamiento

Nivel de Oxígeno disuelto

Tiempo de retención

Índice volumétrico de

Fangos

TIPOS DE PROCESOS DE LOS FANGOS ACTIVADOS

Convencionales: Flujo Pistón

Las partículas del fluido pasan a través del reactor y salen con la misma secuencia con la que entran. Las partículas conservan su identidad y permanecen en el interior del reactor por un tiempo igual al tiempo teórico de retención.

Se lleva a cabo en una cuba de aireación rectangular, seguida de un decantador secundario. Tanto el agua residual como el fango recirculado desde el decantador, entran en la cuba por un extremo y son aireados por un periodo de 6 horas, tiempo en el que se produce la adsorción, floculación y oxidación de la materia orgánica, se utiliza para aguas domésticas no muy concentradas debido a que el proceso es susceptible a cargas de choque.


Mezcla Completa

• Se produce cuando las partículas que entran en el reactor se dispersan de manera inmediata por todo el volumen del mismo. Las partículas salen en proporción a su población estadística.

• El contenido total del proceso se mezcla uniformemente. El agua residual de entrada al proceso y los fangos recirculados, se mezclan e introducen en diversos puntos del tanque de aireación a lo largo de un canal central. De esta manera conseguimos que, tanto la demanda de oxígeno como la carga orgánica sean homogéneas de un extremo al otro del reactor. Este proceso es usado en aplicaciones generales, siendo resistente a cargas de choque.


Alimentación escalonada

• El agua residual se introduce en distintos puntos de la cuba de aireación y los fangos recirculados por un extremo. Conseguimos disminuir las demandas puntas de oxígeno, consiguiéndose mejores propiedades de adsorción de la materia orgánica a los flóculos, siendo eliminada por un periodo más corto de tiempo. Este proceso es de aplicación general.


Aireación Prolongada

• Utiliza mismas configuraciones que la mezcla completa o el flujo pistón, con la diferencia de establecer un tiempo de residencia del agua dentro del tanque de aireación mayor que puede ser de 18 horas o más, opera a edades de fango más elevadas, lo que puede provocar la falta de sustrato para alimentar a todos los microorganismos presentes por lo tanto , la biomasa tendrá que utilizar sus propias reservas celulares para mantener sus funciones vitales, obteniendo un efluente con baja concentración de materia orgánica residual y una producción de fangos reducida.

• Este proceso requiere cargas o muy altas y tiempos de aireación prolongados, suele aplicar a plantas muy pequeñas que tratan aguas residuales de menos de 10000 personas.


Canales de Adsorción

• La oxidación biológica tiene lugar en un canal circular cerrado, provisto de aireadores superficiales horizontales. Cuando se diseñó este tipo de procesos, era discontinuo, funcionando el canal como reactor biológico y decantador alternativamente, pero actualmente funciona de forma continua, estando el canal seguido de un clarificador.

• Son diseñados para tratar una baja carga, si bien funciona excelentemente a mediana carga y es flexible a variaciones.

• Debido a su geometría de los canales, podemos obtener zonas más oxigenadas con nitrificación y zonas muy poco oxigenadas con desnitrificación, por lo que es un sistema bueno para eliminación de materia orgánica y nitrógeno.


Tipo Carrusel

• El tanque de aireación tiene configuración de canal, pero en lugar de rotores utiliza aireadores de eje vertical instalados frente al tanque divisorio, lo que permite interceptar el régimen de corrientes y utilizar la potencia aplicada en transferir oxígeno y conseguir un flujo continuo de fangos en el canal, suficiente para evitar la sedimentación. Con esta variante podemos conseguir profundidades del tanque de hasta 4 metros.


Proceso Orbal

• Este sistema consiste en una serie de canales concéntricos, en los que las cantidades de oxigeno suministrado varían de un canal a otro.

• El agua pasa, inicialmente, al canal periférico y a través de pasos sumergidos, va circulando de un canal a otro para llegar finalmente a un decantador. La característica principal del sistema Orbal es el diferente grado de oxigenación que se mantiene en los distintos canales, típicamente en 0.1 y 0.2 ppm de OD en los tres primeros canales respectivamente.

DECANTACIÓN SECUNDARIA O DECANTACIÓN

Tratamiento terciario

TRATAMIENTO TERCIARIO

Consiste en disminuir aquellos parámetros que en los otros tratamientos no fueron eliminados y que afectan a la calidad del efluente de la depuradora como son el nitrógeno y el fósforo, materia orgánica no degrada, sustancias inorgánicas disueltas, patógenos.

El diseño de procesos biológicos combinados de desnitrificación – desfosfatación se basa en ciclos de condiciones aerobias, anaerobias y anóxicas, que se pueden llevar a cabo en recipientes separados o conjuntamente, seguidos de una precipitación de la biomasa formada.

La implementación de alguno de estos procesos conlleva la incorporación de, al menos, un nuevo reactor anaerobio – anóxico aguas arriba del reactor de fangos activos convencional. A este reactor se le recircularía una parte del agua tratada y los fangos del reactor aerobio.

Métodos Usados Para el Tratamiento de Lodos en Exceso

(Desechados)

MÉTODOS USADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS EN EXCESO

(DESECHADOS)Los residuos del tratamiento de las aguas residuales, lodos en exceso, no pueden ser desechados sin un tratamiento adecuado; los procesos más comunes aplicados son los siguientes:

• Espesado de Fangos: El espesado tiene por objetos:• Reducción del volumen de fangos activados en proceso de

declive.• Homogeneización de los lodos procedentes de los decantadores.• Ahorro de medios técnicos.

MÉTODOS USADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS EN EXCESO

(DESECHADOS)Digestión de los fangos: Por microorganismos consumidores; existen dos tipos de digestión, según sea, el metabolismo bacteriano:

• Digestión aerobia: es la eliminación en presencia del aire de la parte fermentable (biomasa) de los lodos activados.

• Digestión anaerobia: es un proceso en ausencia de aire, por el cual, la biomasa se descompone en metano y CO2.

Deshidratación de fangos: es la eliminación del mayor porcentaje posible del agua contenida en los lodos. El proceso se puede dar por alguna de las siguientes operaciones unitarias:

• Eras de secado• Lagunas de fangos• Filtración al vacío• Centrifugación• Filtro banda• Filtro prensa• Secado: directo o indirecto

TRATAMIENTO TERCIARIO DE LAS AGUAS DECANTADAS (CLARAS)

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Dimensionamiento de Plantas de Tratamiento de Aguas

Residuales

HABITANTES EQUIVALENTE

Habitantes equivalentes (h-eq) = Carga contaminante/Carga por persona

DEPURACIÓN DE AGUAS

CÁLCULOS HIDRÁULICOS PARA EL DISEÑO DE UNA PTAR

Línea Piezométrica: Muestra la presión hidrostática disponible en cada punto de la tubería tendida entre el tanque elevado (punto A) y las viviendas ubicadas en la falda de la montaña mientras el agua se encuentra en movimiento (Línea Dinámica). La diferencia “H” entre la línea de presión dinámica para un caudal determinado y la línea de presión estática (la horizontal proyectada desde el nivel de agua del tanque elevado (punto A), se conoce como pérdida de carga o pérdida de presión para ese caudal. Esta gráfica sugiera que en la vivienda cuenta con un dispositivo de control (e.g. una válvula) a la salida. De lo contrario, el sistema consume toda la altura. Esta pérdida de carga o de presión, se produce por accidentes (singularidades) en la línea de conducción (e.g. cambios de dirección, estrechamientos, válvulas, orificios, accesorios) y por la fricción del fluido con las paredes de la tubería o del canal.


Perdida de carga en tuberías:


Perdida de Carga en Canales:


Perdida de Carga en Orificios:


Pérdida de carga en accidentes o Singularidades:

PRETRATAMIENTO

CAUDALES DE DISEÑO Y CANAL DE ENTRADA

El flujo de aguas residuales domésticas y urbanas, dependerá de los siguientes factores:

• Número de habitantes.• Consumo de agua potable.• Coeficiente de retorno (0.70 – 0.85)• Caudales de Infiltración• Conexiones erradas.• Aportes institucionales, comerciales e industriales.


Caudal Doméstico:

El caudal doméstico corresponde únicamente al aporte de aguas residuales derivado de las actividades humanas (vida hogareña) en las zonas residenciales. Se calcula a partir del consumo de agua potable por persona (dotación)5, considerando que ésta -en su mayor porcentaje- es retornada al alcantarillado (entre un 70 y 85%, que corresponde al coeficiente de retorno sanitario) y el número de habitantes.


Aporte Industrial:

Pueden estimarse unos valores de aporte de aguas residuales industriales de entre 0,4 a 1,5 L/s por hectárea de suelo de uso industrial, dependiendo del nivel de industrialización de la población (mayores valores para ciudades con mayores industrias).

Aporte Comercial e Institucional:

Puede adoptarse un valor de 0,5 L/s por hectárea de suelos de uso comercial e institucional.

Aportes Adicionales:

Las conexiones erradas (drenajes de aguas lluvias conectados a la red sanitaria en zonas donde hay alcantarillado separado), pueden sumar al flujo de aguas residuales, unos 0,2 L/s*ha.

De igual manera, en época de invierno, si se tiene una red de alcantarillado unitario (llamado también “combinado”), el aporte de aguas lluvias puede estimarse en unos 2 L/s*ha.


Caudal de diseño

Una vez se haya estimado el caudal medio diario “Qmd” con la suma de los aportes de aguas a la red de alcantarillado, deben estimarse el caudal mínimo y el caudal punta que puede llegar, en un momento determinado, al sistema de depuración. Las oscilaciones abruptas de caudal pueden causar disminución en la eficiencia del tratamiento y fallas a nivel hidráulico en las unidades. Por esta razón, debe preverse y evaluarse el funcionamiento de cada unidad y componente de la depuradora con cada uno de estos caudales (mínimo, medio y punta).

La estimación de los caudales mínimo, medio y punta, de aguas residuales, deberá estar apoyada únicamente en mediciones in situ. Jamás deberán tomarse supuestos, expresiones empíricas y otras formulaciones matemáticas como valores de diseño.


Canal de entrada a la depuradora:

• La entrada de aguas residuales a la depuradora, generalmente se hace mediante un canal de sección rectangular. Dependiendo de las condiciones topográficas, este canal se proyectará antes del pozo de muy gruesos o después de este, siempre anterior a la unidad de desbaste.

• Este canal que se diseña con la fórmula de Manning, deberá tener un ancho y profundidad mínimo, con un área vertical útil, mayor o igual a las dimensiones del colector de aguas residuales que conduce el caudal a la depuradora.

Ejemplos 1:

Dimensionar un canal de entrada a una depuradora con un caudal medio diario de 69 L/s y una velocidad de flujo de 0,6 m/s. El colector de alcantarillado es de 12 pulgadas, con una pendiente del 1,5%.

Las rejas pueden clasificarse según: � Su limpieza o Manual o Mecánica � Su separación entre barrotes o Fina: entre 0,5 y 1,5 cm de separación o Media: entre 1,5 y 5,0 cm de separación o Gruesa: mayor a 5,0 cm de separación � Su inclinación o Verticales: a 90° respecto de la horizontal o Inclinadas: entre 60 y 80° respecto de la horizontal

DESBASTE

El desbaste se conoce también como cribado y se hace, de manera frecuente, mediante la instalación de rejillas metálicas de diferentes características de diseño y operación, dependiendo del tipo de agua a tratar.

DESBASTE

Ejemplo 2:

Calcular el tamaño de una rejilla fina, de limpieza manual, para el canal de entrada y el caudal del ejemplo 6.1. (Qmd = 69 L/s. Vcanal = 0,6 m/s. Dimensiones del canal: 0,34 x 0,34 m y un borde libre de 0,35 m). La criba tendrá barrotes de 0,6 cm de ancho y 1,2 cm de separación; con una velocidad de paso en la rejilla de 0,8 m/s.

DESARENADORES Y DESENGRASADORES

El desarenador-desengrasador es una variante del desarenador convencional, empleado en grandes instalaciones depuradoras. En este tipo de canales aireados además de remover las arenas y otras partículas de peso específico similar, se retirarán también grasas, aceites, espumas y otro material flotante que pueden causar interferencia en los tratamientos posteriores y que, incluso, (como en el caso de las grasas) podrían promover la aparición organismos filamentosos causantes del bulking en los reactores biológicos.

DESARENADORES Y DESENGRASADORES

Ejemplo 3.-

Diseñar unos canales desarenadores-desengrasadores para un caudal medio de 1,0 m3/s y un caudal punta de 2,2 m3/s.

TRATAMIENTO PRIMARIO

Decantación primaria

DECANTADORES PRIMARIOS

TRATAMIENTO BIOLÓGICO

Carga Hidráulica “CH”: corresponde al caudal de aguas residuales tratado (V/t) por unidad de área horizontal del reactor “S”. Puede ser también entendida como una velocidad de tratamiento.

Carga Másica o Carga Orgánica “CM”: conocida también como Carga Contaminante, es el producto de la concentración de un contaminante “C” y el caudal de aguas residuales vertidas “Q”. Es entendida como el aporte en masa de contaminantes de un vertido.


Carga Volumétrica “CV”: es el cociente entre la carga másica (carga contaminante) “CM” por volumen de la unidad de tratamiento (reactor) “�”.

Carga Superficial “Cs”: corresponde al cociente entre la carga másica (carga contaminante) “CM” por unidad de área superficial del reactor “S”.


Tiempo de Retención Hidráulico (TRH): es el cociente entre el volumen del reactor o unidad de tratamiento “V” por el caudal tratado de aguas residuales “Q”.

Tiempo de Retención Celular o Edad de Lodo (TRC): es la relación en masa de la cantidad de biomasa existente (microorganismos) en el reactor “Mexis”, por la biomasa eliminada “Melim” y por día.

TRATAMIENTO TERCEARIO

ELABORADO PARA EL CURSO DE ESPECIALIZACION EN GESTION,SANEAMIENTO Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL INSTITUTO AUTÓNOMO DE GESTIÓN PÚBLICA (INAGEP).ESTÁ PROHIBIDA LA REPRODUCCIÓN

PARCIAL O TOTAL SIN AUTORIZACIÓN.

MUCHAS GRACIAS

RESIDUALES URBANAS. TRATAMIENTO DE AGUAS · DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Cuando se quiere...

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