Tratamiento de Aguas Residuales

1. Definicin:El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos fsicos, qumicos y biolgicos que tienen como fin eliminar los contaminantes fsicos, qumicos y biolgicos presentes en el agua efluente del uso humano.2. Objeto del tratamiento: El objetivo del tratamiento de las aguas residuales es mejorar su calidad para cumplir con las normas de calidad del cuerpo receptor o las normas de reutilizacin. El objetivo del tratamiento de lodos es mejorar su calidad para su disposicin final o su aprovechamiento.3. Obras de llegada3.1. Definicin:Al conjunto de estructuras ubicadas entre el punto de entrega del emisor y los procesos de tratamiento preliminar se le denomina estructuras de llegada.

3.2. Consideraciones: En trminos generales estas estructuras deben dimensionarse para el caudal mximo horario. Se deber proyectar una estructura de recepcin del emisor que permita obtener velocidades adecuadas y disipar energa en el caso de lneas de impulsin. Inmediatamente despus de la estructura de recepcin se ubicar el dispositivo de desvo de la planta. La existencia, tamao y consideraciones de diseo de estas estructuras se justificarn debidamente teniendo en cuenta los procesos de la planta y el funcionamiento en condiciones de mantenimiento correctivo de uno o varios de los procesos. Para lagunas de estabilizacin se debern proyectar estas estructuras para los perodos de secado y remocin de lodos. La ubicacin de la estacin de bombeo (en caso de existir) depender del tipo de la bomba. Para el caso de bombas del tipo tornillo, esta puede estar colocada antes del tratamiento preliminar, precedida de cribas gruesas con una abertura menor al paso de rosca. Para el caso de bombas centrfugas sin desintegrador, la estacin de bombeo deber ubicarse despus del proceso de cribado.

5. Tratamiento preliminar:Destinados a la preparacin de las aguas residuales para su disposicin o tratamiento subsecuente.Las unidades de tratamiento preliminar que se puede utilizar en el tratamiento de aguas residuales son las cribas y los desarenadores.5.1. Cribas:5.1.1. Definicin:En un sistema de agua residual, el cribado es un mtodo que remueve, del agua residual, los contaminantes ms voluminosos, ya sean flotantes o suspendidos. La separacin primaria evita la acumulacin de materiales no degradables en las obras hidrulicas. Adems, reduce el riesgo de obstruccin de los impulsores de equipos de bombeo (entre otros) y el riesgo de saturacin de los pozos de descarga. Por otra parte, evita la contaminacin de cuerpos receptores de agua y contribuye al cumplimiento normativo.

5.1.2. Consideraciones:a) Las cribas deben utilizarse en toda planta de tratamiento, aun en las ms simples.

b) Se disearn preferentemente cribas de limpieza manual, salvo que la cantidad de material cribado justifique las de limpieza mecanizada.c) El diseo de las cribas debe incluir: Una plataforma de operacin y drenaje del material cribado con barandas de seguridad; Iluminacin para la operacin durante la noche; Espacio suficiente para el almacenamiento temporal del material cribado en condiciones sanitarias adecuadas; Solucin tcnica para la disposicin final del material cribado; y Las compuertas necesarias para poner fuera de funcionamiento cualquiera de las unidades.d) El diseo de los canales se efectuar para las condiciones de caudal mximo horario, pudiendo considerarse las siguientes alternativas: Tres canales con cribas de igual dimensin, de los cuales uno servir de by pass en caso de emergencia o mantenimiento. En este caso dos de los tres canales tendrn la capacidad para conducir el mximo horario Dos canales con cribas, cada uno dimensionados para el caudal mximo horario Para instalaciones pequeas puede utilizarse un canal con cribas con by pass para el caso de emergencia o mantenimiento.e) Para el diseo de cribas de rejas se tomarn en cuenta los siguientes aspectos: Se utilizarn barras de seccin rectangular de 5 a 15 mm de espesor de 30 a 75 mm de ancho. El espaciamiento entre barras estar entre 20 y 50 mm. Para localidades con un sistema inadecuado de recoleccin de residuos slidos se recomienda un espaciamiento no mayor a 25 mm. Las dimensiones y espaciamiento entre barras se escogern de modo que la velocidad del canal antes de y a travs de las barras sea adecuada. La velocidad a travs de las barras limpias debe mantenerse entre 0,60 a 0,75 m/s. Determinada las dimensiones se proceder a calcular la velocidad del canal antes de las barras, la misma que debe mantenerse entre 0,30 y 0,60 m/s, siendo 0,45 m/s un valor comnmente utilizado. En la determinacin del perfil hidrulico se calcular la prdida de carga a travs de las cribas para condiciones de caudal mximo horario y 50% del rea obstruida. El ngulo de inclinacin de las barras de las cribas de limpieza manual ser entre 45 y 60 grados con respecto a la horizontal. El clculo de la cantidad de material cribado se determinar de acuerdo con la siguiente tabla:Abertura(mm)Cantidad (litros de material cribado l/m3de agua residual)

200.038

250.023

350.012

400.009

5.2. Desarenadores:5.2.1. Definicin:En un sistema de saneamiento, El desarenador es una estructura diseada para retener la arena que traen las aguas servidas a fin de evitar que ingresen al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.5.2.2. Consideraciones:a) La inclusin de desarenadores es obligatoria en las plantas que tienen sedimentadores y digestores. Para sistemas de lagunas de estabilizacin el uso de desarenadores es opcional.b) Los desarenadores sern preferentemente de limpieza manual, sin incorporar mecanismos.c) Los desarenadores de flujo horizontal sern diseados para remover partculas de dimetro medio igual o superior a 0,20 mm.d) Se deben proveer dos unidades de operacin alterna como mnimo.

6. Tratamiento primario6.1. Definicin:Es el proceso que se usa para eliminar los slidos de las aguas residuales. Se considera como unidad de tratamiento primario a todo sistema que permite remover material en suspensin, excepto material coloidal o sustancias disueltas presentes en el agua. As, la remocin del tratamiento primario permite quitar entre el 60 a 70% de slidos suspendidos totales y hasta un 30% de la DBO (Demanda Bioqumica de Oxgeno) orgnica sedimentable presente en el agua residual.6.2. Objetivos: El objetivo del tratamiento primario es la remocin de slidos orgnicos e inorgnicos sedimentables, para disminuir la carga en el tratamiento biolgico. Los slidos removidos en el proceso tienen que ser procesados antes de su disposicin final.6.3. Estructuras de Tratamiento PrimarioLos procesos del tratamiento primario para las aguas residuales pueden ser: tanques Imhoff, tanques de sedimentacin y tanques de flotacin.6.3.1. Tanque Imhoff6.3.1.1. Definicin:El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remocin de slidos suspendidos.Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domsticas, ya que integran la sedimentacin del agua y a digestin de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo tambin se les llama tanques de doble cmara.Los tanques imhoff tienen una operacin muy simple y no requiere de partes mecnicas; sin embargo, para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y remocin de arena.

6.3.1.2. ComponentesEl tanque imhoff tpico es de forma rectangular y se divide en tres compartimentos:- Cmara de sedimentacin.- Cmara de digestin de lodos.- rea de ventilacin y acumulacin de natas.6.3.1.3. Ventajas Contribuye a la digestin de lodo, mejor que en un tanque sptico, produciendo un lquido residual de mejores caractersticas. No descargan lodo en el lquido efluente, salvo en casos excepcionales. El lodo se seca y se evaca con ms facilidad que el procedente de los tanques spticos, esto se debe a que contiene de 90 a 95% de humedad. Las aguas servidas que se introducen en los tanques imhoff, no necesitan tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la separacin de las arenillas. El tiempo de retencin de estas unidades es menor en comparacin con las lagunas. Tiene un bajo costo de construccin y operacin. Para su construccin se necesita poco terreno en comparacin con las lagunas de estabilizacin. Son adecuados para ciudades pequeas y para comunidades donde no se necesite una atencin constante y cuidadosa.6.3.1.4. Desventajas: Son estructuras profundas (>6m). Es difcil su construccin en arena fluida o en roca y deben tomarse precauciones cuando el nivel fretico sea alto, para evitar que el tanque pueda flotar o ser desplazado cuando est vaci. El efluente que sale del tanque es de mala calidad orgnica y microbiolgica. En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando su funcionamiento sea correcto.6.3.1.4. Diseoa) Diseo del sedimentador: Caudal de diseo, m3/hora

rea del sedimentador (As, en m2).

Dnde:Cs: Carga superficial, igual a 1 m3/(m2*hora). Volumen del sedimentador (Vs, en m3).

R: Periodo de retencin hidrulica, entre 1,5 a 2,5 horas (recomendable 2 hrs). El fondo del tanque ser de seccin transversal en forma de V y la pendiente de los lados respecto a la horizontal tendr de 50 a 60. En la arista central se debe dejar una abertura para paso de los slidos removidos hacia el digestor, esta abertura ser de 0,15 a 0,20 m.

Longitud mnima del vertedero de salida (Lv, en m).

Dnde:Qmax : Caudal mximo diario de diseo, en m3/dia.Chv : Carga hidrulica sobre el vertedero, estar entre 125 a 500 m3/(m*dia), (recomendable 250).b) Diseo del digestor: Volumen de almacenamiento y digestin (Vd, en m3).Para el compartimiento de almacenamiento y digestin de lodos (cmara inferior) se tendr en cuenta la siguiente tabla:Temperatura CFactor de capacidad relativa(fcr)

52.0

101.4

1510

200.7

>250.5

Tabla1

Donde:fcr : factor de capacidad relativa, ver tabla 1.P : Poblacin

El fondo de la cmara de digestin tendr la forma de un tronco de pirmide invertida (tolva de lodos), para facilitar el retiro de los lodos digeridos. Las paredes laterales de esta tolva tendrn una inclinacin de 15 a 30 con respecto a la horizontal. La altura mxima de los lodos deber estar 0,50 m por debajo del fondo del sedimentador. Tiempo requerido para digestin de lodosEl tiempo requerido para la digestin de lodos varia con la temperatura, para esto se emplear la tabla 2.

Temperatura CTiempo de digestin en das

5110

1076

1555

2040

>2530

Frecuencia del retiro de lodosLos lodos digeridos debern retirarse peridicamente, para estimar la frecuencia de retiros de lodos se usarn los valores consignados en la tabla 2.La frecuencia de remocin de lodos deber calcularse en base a estos tiempo referenciales, considerando que existir una mezcla de lodos frescos y lodos digeridos; estos ltimos ubicados al fondo del digestor. De este modo el intrvalo de tiempo entre extracciones de lodos sucesivas deber ser por lo menos el tiempo de digestin a excepcin de la primera extraccin en la que se deber esperar el doble de tiempo de digestin.c) Extraccin de lodos El dimetro mnimo de la tubera para la remocin de lodos ser de 200 mm y deber estar ubicado 15 cm por encima del fondo del tanque. Para la remocin se requerir de una carga hidrulica mnima de 1,80 m.d) rea de ventilacin y cmara de natasPara el diseo de la superficie libre entre las paredes del digestor y el sedimentador (zona de espuma o natas) se tendrn en cuenta los siguientes criterios: El espaciamiento libre ser de 1,0 m como mnimo. La superficie libre total ser por lo menos 30% de la superficie total del tanque. El borde libre ser como mnimo de 0,30 cm.

e) Lechos de secados de lodos:Los lechos de secado de lodos son generalmente el mtodo ms simple y econmico de deshidratar los lodos estabilizados (lodos digeridos), lo cual resulta lo ideal para pequeas comunidades. Carga de slidos que ingresa al sedimentador (C, en Kg de SS/da).

Donde:SS: Slidos en suspensin en el agua residual cruda, en mg/l.Q: Caudal promedio de aguas residuales. Volumen diario de lodos digeridos (Vld, en litros/da).

Donde:lodo: Densidad de los lodos, igual a 1,04 Kg/l.% de slidos: % de slidos contenidos en el lodo, vara entre 8 a 12%. Volumen de lodos a extraerse del tanque (Vel, en m3).

Donde:Td: Tiempo de digestin, en das (ver tabla 2). rea del lecho de secado (Als, en m2).

Donde:Ha: Profundidad de aplicacin, entre 0,20 a 0,40m

f) Medio de DrenajeEl medio de drenaje es generalmente de 0,30 de espesor y debe tener los siguientes componentes: El medio de soporte recomendado esta constituido por una capa de 15 cm. Formada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una separacin de 2 a 3 cm. llena de arena. La arena es el madio filtarnte y debe tener untamao efectivo de 0,3 a 1,3 mm., y un coeficiente de uniformidad entre 2 y 5. Debajo de la arena se deber colocar un estrato de grava graduada entre 1,6 y 51 mm (1/6 y 2) de 0,20 m de espesor.