Tecnologías para el Tratamiento de Aguas Residuales

Ing. Guillermo León SuematsuAsesor Técnico ANEPSSA PERÚ

22 de Junio de 2012

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Pre- Tratamiento

Tratamientoavanzado

Tratamientoprimario

Tratamientosecundario

Desinfección

Disposición final

Río Mar Lago

Lodos

Uso

Uso

Uso

Acondicionamiento

Remoción de sólidos

Remoción de materia orgánica

Remoción de nutrientes y orgánicos inorgánicos disuelto

Remoción de organismos patógenos

Dilución

TRATAMIENTO DE LODOS

Lodos

Deshidratación

Concentración

Digestión

Incineración

Disposición final

Relleno sanitario

Mar

Uso

Uso

Uso

Uso

Adensamiento

Estabilización

Reducción de humedad

Reducción de volumen

Confinamiento

Secuencia del Tratamiento de Aguas Residuales

(objetivo de calidad)

Pretratamiento

Cribado: Rejas, militamicesDesarenadoresSeparadores de grasa – Trampas de grasa

Tanques de compensación

REJILLAS DE LIMPIEZA MANUAL

Pretratamiento

Rejas de Limpieza Mecánica

Planta de Cribas Rotatorias, Bahia Blanca, Argentina

Tratamiento Primario

QUÍMICO

Neutralización

Coagulación

FÍSICO o MECÁNICO

Sedimentación

Flotación

Tratamiento primario avanzado:• Tratamiento mecánico químicamente asistido• Tratamiento anaerobio

Sedimentación

Tratamiento Secundario o Biológico

De crecimiento biológico adherido

Filtros biológicos

Discos Rotatorios de Contacto

De crecimiento biológico en suspensión

Lodos activados

Lagunas de estabilización

OXIDACIÓN BIOLÓGICA AEROBIA

OXIDACIÓN

CHONS + O2 CO2 + NH3 + OTROS + ENERGÍA

SINTESIS

CHONS + O2 + ENERGÍA C5H7NO2

RESPIRACIÓN ENDÓGENA

C5H7NO2 + O2 CO2 + NH3 + H2O + ENERGÍA

40-60% ENERGÍA PARA REPRODUCCIÓN

Bacterias

Bacterias

FILTROS PERCOLADORESESQUEMA GENERAL

Biofiltros de flujo horizontal

Biofiltros de flujo vertical

Discos Rotatorios de Contacto

Lodos Activados

Tratamientopreliminar

Sedimentadorprimario

Tanque de aeración Sedimentadorsecundario

Desinfección

Efluente

Recirculación de lodos

Bombeo de lodos

Agua residual cruda

Digestoresde lodos

Lechos de secado de lodos

Lodos Activados

Lodos ActivadosTipo Secuencial (SBR)

Difusor de membrana

Difusor de tubo

Tanque de aireación con parrilla de difusores

Sistemas combinados de crecimiento adherido y en suspensión

ALGAS

BACTERIAS

CO2 , NH4 + , PO4 3-O2

NUEVAS CELULAS

MATERIAORGÁNICA

NUEVASCELULAS

LUZ

LAGUNA FACULTATIVA

324 NHCOCHacd.org.org.inorg.

INFILTRACIÓN

AGUA

RESIDUAL

EFLUENTE

EVAPORACIÓN 2CO2O

2O

2CO

2CO

3HCO

3CO

3NH

3NO

4PO

ALGABACTERIA

Lagunas de Estabilización

Lagunas de Ventanilla

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Biodegrabilidad de las aguas residualesDesecho biodegradable – usar cualquier proceso

biológico

Desecho biodegradable – usar biofiltros o lagunas de estabilización

Desecho no biodegradable o poco biodegradable – no usar métodos biológicos

0,4 DQODBO

0,2 DQODBO

0,4

0,2 DQODBO

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Desinfección con cloroEs el método más usado

para el tratamiento de aguas residuales domésticas

Destruye los organismos patógenos al ser inactivados mediante la oxidación del material celular

Tiene un largo historial como desinfectante efectivo

Tiene ciertos limitantes en términos de salubridad y seguridad

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Trihalometanos, los ácidos haloacéticos (HAA5), bromatos y cloritos

TRIHALOMETANOS•Cloroformo•Bromodiclorometano•Dibromoclorometano•Bromoformo

SUBPRODUCTOS DE LA DESINFECCIÓN

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Destruyendo un paradigma: “la desinfección de aguas residuales no genera trihalomentanos”Estudios en plantas de España(1); dosis

menores de 10 mg/L, efluentes secundarios y terciarios, con y sin exposición a UV.

THMs inferiores a 20 μg/LMenor a la norma UE: 150 µg/LMenor al la norma UE (2009): 100 µg/L

Razones: concentraciones significativas de amonio, formación de cloraminas. Efecto desinfectante de las cloraminas y menor reactividad con la materia orgánica

(1) Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), UPC y UB (España)

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Desinfección con Ozono

Tratamiento Terciario o Avanzado

Remoción de nutrientesN:

Nitrificación – denitrificación

Intercambio iónicoCloración al punto de

quiebreSistemas naturales

P:Adición de sales metálicasCoagulación con cal y

sedimentaciónSistemas naturales

Remoción de orgánicos e inorgánicos disueltos

Orgánicos disueltos:Adsorción en carbón

activadoOzonización

Metales pesadosPrecipitación química Intercambio iónico

Inorgánicos disueltos Intercambio iónicoÓsmosis inversaElectrodiálisis

Remoción de Nitrógeno

PTAR Duisburg Kaßlerfeld - Alemania

Microfiltration

Ultrafiltration

Nanofiltration

ROSALOBRE

TAMANO DE LOS POROSTAMANO DE LOS POROS

ROMAR

<0.0001

<0.001

<0.05

<0.5

El tamaño de los poros decrece

Osmosis Inversa

Nano - Filtración

Arena de playaAzúcares

Ultra - Filtración

10000.0001 1001010.10.010.001

Micro - Filtración

Filtración de PartículasFiltración de Partículas

PolenBacterias

Coloides

Virus

Micron

Sales disueltas

Cryptosporidium

Iones metálicos

Microfiltration

Ultrafiltration

Nanofiltration

ROSALOBRE

RELACION TAMANO POROS RELACION TAMANO POROS VS PRESIONVS PRESION

ROMAR

La presión se incrementa

800 - 1200 PSI

200 - 700 PSI

80 - 150 PSI

20 - 75 PSI

10 - 30 PSI

Conventional biological waste water treatment vs. MBR

HUBER Membrane Technology

45

activation sedimentation filtration

Membran Bioreaktor

activation Ultra-filtration

Chlorination or UVX XX

HUBER Membrane Technology Products

Cerestar (160 m3/h)Windhoek, Namibië (850 m3/h)

Tratamiento de lodosEstabilización

Estabilización con cal

Tratramiento térmico

Digestión anaerobiaDigestión AerobiaCompostaje

DeshidrataciónFiltración al vacíoCentrifugaciónFiltro bandaFiltro prensaLechos de secadoLagunas de secadoSecado térmico

Tratamiento de Lodos

Fuente: Prof. Harleman, MIT

Centrifugación

Tres líneas de tratamiento: Agua – Sólidos - Gas

OXIDACIÓN BIOLÓGICA ANAEROBIA

MATERIA ORGÁNICA INSOLUBLE

MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE

ACIDOSVOLATILES CO2 H2

OTROS PRODUCTOS

CELULAS

BACTERIAS METANOGENICAS

CH4 CO2 CELULAS

METABOLISMOENDOGENO

EXOENZIMAS

PRODUCTORAS DE ÁCIDOSBACTERIAS

+ + + +

++

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE RAFA

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (RAFA)

Zona Superior de un RAFA

Vista de un RAFA, tuberías de eliminación de lodos

Tratamiento AnaerobioRAFA (UASB): Diagrama del Proceso

Planta de Tratamiento UASB en Bucaramanga

Sistemas de tratamiento de aguas residuales

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE TECNOLOGÍASRequerimientos de calidad del efluenteRequerimientos de equipo y energíaTratamiento y disposición de lodosGrado de dificultad de la operación y mantenimientoRequerimiento de personal de O & MRequerimientos de terrenoCosto: Inversión inicial + O & MImpacto ambientalImpacto socialViabilidad financieraSostenibilidad

EFICIENCIAS ESPERADAS (%)

TRATAMIENTO S.S DBO N-TOTAL P-TOTAL

Primario 75-90 20-30Biológico 70-95Precipitación 50-70 65-95Nitrificación-Denitrificación 70-90Intercambio Iónico 20-40 80-95 80-95

ELIMINACIÓN ESPERADA DE MICROORGANISMOS

PROCESO DE TRATAMIENTO

BACTERIAS HELMINTOS VIRUS QUISTES

Sedimentación primariaSimpleCon coagulación previa 1-2 1-3 0-1 0-1

Lodos activados 0-2 0-2 0-1 0-1Biofiltros 0-2 0-2 0-1 0-1Zanja de oxidación 1-2 0-2 1-2 0-1Desinfección 2-6 0-1 0-4 0-3Laguna aireada 1-2 1-3 1-2 0-1Lagunas de estabilización 1-6 1-3 1-4 1-4Fuente: Feachem et al (1983)

REDUCCIÓN DE ORDENES DE MAGNITUD O

REDUCCIÓN DE UNIDADES LOGARÍTMICAS

0-1 0-2 0-1 0-1

DQO SS CF

Lodos Activados

90% 90% 90%

Lagunas de Estabilización

90% 80% 99.99%

Tratamiento Anaerobio

85% 90% 90%

Parámetro Valor Màximo Valor Promedio LMP Màximo PromedioDBO 500 250 100 80% 60%SST 600 300 150 75% 50%Coliformes Termotolerantes 1,00E+09 1,00E+08 10000 99,9990% 99,9900%

Eficiencias RequeridasAgua Residual Cruda

Tratamiento Biológico más Desinfección

Lagunas de estabilización

Lodos Activados 70-150

Lagunas de Estabilización

10-30

Tratamiento Anaerobio

10-30

Fuente: Menahem, Banco Mundial

TRATAMIENTOCOSTO DE CAPITAL

COSTO DE O&M

COSTO TOTAL

Primario 0,10 0,05 0,15Biológico 0,15 - 0,20 0,05 - 0,10 0,20 - 0,30Químico 0,12 - 0,13 0,07 - 0,08 0,19 - 0,21Remoción de nutrientes 0,17 - 0,28 0,10 - 0,16 0,27 - 0,44Lagunas de estabilización 0,01 - 0,04 0,006 - 0,018 0,016 - 0,058

COSTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (US$/m3)

TRATAMIENTOCOSTO DE CAPITAL

COSTO DE O&M

COSTO TOTAL

Deshidratación 0,117 0,075 0,192Estabilización anaerobia y deshidratación

0,158 0,109 0,267

Deshidratación e incineración

0,292 0,217 0,509

Costo de una planta para 100,000 habitantes, capitalizados a una tasa deinterés de 12% y vida útil de 20 años

COSTOS PARA TRATAMIENTO DE LODOS(US$ Kg de lodo seco)

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Ing. Guillermo León SuematsuConsultor en Ingeniería Sanitaria y AmbientalTelf: +51 1 988412324gleontar@gmail.com