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UNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERÍA CIVILDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DELÍQUIDOS RESIDUALES DOMÉSTICOS
Profesor: Ing. Sedolfo Carrasquero, M.Sc. [email protected]
http://www.google.co.ve/imgres?imgurl=http://riev.org/media/ZULIA-Ciencias%20Humanas/ZULIA.jpg&imgrefurl=http://riev.org/pages/universidades-con-programas-acreditados-por-la-riev.php&usg=__UI7W27LbmSBbNqulyvlSkPWxUwA=&h=469&w=375&sz=138&hl=es&start=1&zoom=1&um=1&itbs=1&tbnid=50PRVgNYVYRhyM:&tbnh=128&tbnw=102&prev=/images?q=niversidad+del+zulia&um=1&hl=es&sa=N&rlz=1W1GGLL_es&tbs=isch:1
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Diseño de Plantas de Tratamiento
¿ QUÉ SON LAS AGUAS RESIDUALES?
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Por definición, el agua residual es aquella que procede del empleo de
un agua natural o de la red, en un uso determinado; está se
caracteriza por contener contaminantes que requieren ser removidos de
ellas antes de descargarlas en los cuerpos de agua, que serán su
lugar de disposición final.
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Diseño de Plantas de Tratamiento
El potencial contaminante de las aguas residuales domésticas tiene
características relativamente predecibles y homogéneas; sin embargo, los
efluentes industriales son muy diversos, según sea el proceso productivo
del cual son generados.
Agua Residual
Doméstica
Agua Residual
Industrial
AGUAS RESIDUALES
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES
PARÁMETROS MEDIBLES
Físicos Químicos Biológicos
Se expresa a
través de
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
CALIDAD DE LAS
AGUASRESIDUALESPARÁMETROS
MEDIBLES
Físicos Químicos Biológicos
Caracterización
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Parámetros Físicos
Color Olor
Temperatura Sólidos
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Parámetros Químicos
COMPUESTOS ORGÁNICOS• Proteínas• Hidratos de carbono• Grasas y aceites
COMPUESTOS INORGÁNICOS• Elementos tóxicos• pH• Compuestos nitrogenados• Compuestos fosforados
GASES• Oxígeno disuelto• Sulfuro de hidrógeno• Dióxido de carbono• Metano
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Parámetros biológicos
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Introducción al tratamiento de aguas residuales
SÓLIDOSSUSPENDIDOS
MATERIA ORGBIODEGRADABLE
MICROORG.
PATÓGENOS
NUTRIENTES
CONTAMINATESIMPORTANTES
MATERIA ORG.REFRACTARIA
CONTAMINANTE
METALESPESADOS
SÓLIDOS
INORG.DISUELTOS
Contaminantes de interés en el tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
NECESIDAD DEL TRATAMIENTO
Los microorganismos patógenos y los compuestos tóxicos
biodegradables crearán, al ser descargados, un riesgo a la
salud para los usuarios del agua.
Si las aguas no son tratadas, ejercerán sobre el cuerpo receptor y
sobre el ambiente en general, un impacto desfavorable que reduce lacalidad de las aguas del cuerpo.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
• Aparición de sólidos sedimentables y flotantes.
• Agotamiento del contenido de oxígeno presente en las
aguas.
• Fenómeno de eutrofización en los medios receptores.
•
Daño a la salud pública
• Influencia sobre la microbiología del medio naturalreceptor
Introducción al tratamiento de aguas residuales
NECESIDAD DEL TRATAMIENTO
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Diseño de Plantas de Tratamiento
FINALIDAD DEL TRATAMIENTO
• Proteger el estado ecológico de losmedios receptores (embalses, ríos,acuíferos, mar) de la contaminaciónorgánica procedente de las aguasresiduales urbanas.
• Evitar riesgos para la salud públicade la población.
•
Producir efluentes con característicasfísicas, químicas y microbiológicasaptas para su reutilización.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
-
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Diseño de Plantas de Tratamiento
FINALIDAD DEL TRATAMIENTO
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Las estaciones de tratamiento de aguas residuales son uncomplemento artificial e imprescindible de los ecosistemas acuáticos
FINALIDAD DEL TRATAMIENTO
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Diseño de Plantas de Tratamiento
CALIDAD
“X”
CALIDAD
“Y”TRATAMIENTO
Finalidad del tratamiento
Agua residual Agua tratada
CANTIDAD
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
• Demanda Química de Oxígeno (DQO)
• pH
• Alcalinidad
• Nitrógeno
• Fósforo
• Sólidos
Parámetros para medir la calidad del tratamiento CALIDAD “X”
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
La DBO5,20 es una medida aproximada de la concentración de la materia
orgánica biodegradable presente en la muestra de agua residual.
La medición de la DBO está influenciada por todos los factores que puedan
intervenir en el metabolismo de los microorganismos, tales como: 1) tipo
de materia orgánica, 2) presencia de microorganismos adaptados, 3)
presencia de micronutrientes .
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
DBO5,20= DBOu (1 – e–5K ) 20
20*
T
T K K
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
•
La demanda química de oxígeno (DQO) se usa para medir el oxígenoequivalente a la materia orgánica oxidable químicamente mediante un agentequímico oxidante fuerte.
• La DQO es útil como parámetro de concentración orgánica en aguasresiduales industriales o municipales tóxicas a la vida biológica.
• Debido a la rapidez de su determinación, la DQO es utilizada para laevaluación de las operaciones en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
Demanda Química de Oxígeno (DQO)
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
• Demanda Química de Oxígeno (DQO)
• pH
•
Alcalinidad• Nitrógeno
• Fósforo
• Sólidos
• Caudal
Parámetros para medir la calidad deltratamiento
CALIDAD “X”
Introducción al tratamiento de aguas residuales
ó
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Concentración
Contaminantes Débil Media Fuerte
Sólido totales (ST) 350 720 1200Disueltos totales (SDT) 250 500 850
Fijos 145 300 525Volátiles 105 200 325
Sólidos suspendidos totales (SST) 100 220 350Fijos 20 55 75Volátiles 80 165 275
Sólidos sedimentables 5 10 20DBO5,20 110 220 400
Carbón Orgánico Total (COT) 80 160 290Demanda química de oxígeno (DQO) 250 500 1000
Nitrógeno (total como NT) 20 40 85
Orgánico 8 15 35Amoniacal 12 25 50Nitritos 0 0 0Nitratos 0 0 0
Fósforo total como PT 4 8 15
Cloruros 30 50 100Sulfatos 20 30 50Alcalinidad (como CaCO3) 50 100 200Grasa 50 100 150Coliformes totales 106-107 107-108 107-109
CALIDAD“X”
Composición típica del agua residual doméstica no tratadas
Todas las unidades en mg/L, menos los sólidos sedimentables que están expresados en mL/L y
los Coliformes totales en NMP/100 mL. Fuente: Metcalf and Eddy, 1995.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Fundamentos de tratamiento de aguas residuales
Diseño de Plantas de Tratamiento
• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
• Demanda Química de Oxígeno (DQO)
• pH
• Alcalinidad
• Nitrógeno
• Fósforo
• Sólidos
• Caudal
Parámetros para medir la calidad deltratamiento
CALIDAD “X”
-
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Fundamentos de tratamiento de aguas residuales
Diseño de Plantas de Tratamiento
Qmáx
Qmin
CaudalCANTIDAD
I t d ió l t t i t d id
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Diseño de Plantas de Tratamiento
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
C a u d a l ( m 3 / s )
Tiempo (h)
Qmáx
Qm
Qmin
a) Medición
b) Estimación
CAUDAL
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Fundamentos de tratamiento de aguas residuales
Diseño de Plantas de Tratamiento
Caudal Aplicación
Máximo (Qmáx) Dimensiones de: Estación de bombeo, Rejas,
Desarenadores, Sedimentadores, Tanques de
contacto de cloro
Medio (Qm) Dimensionamiento de tanques de aireación.
Mínimo (Qmin) Selección de las bombas de la estación de
bombeo.
CAUDAL
I t d ió l t t i t d id l
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Presidencia de la República
DECRETO Nro. 883 de Fecha: 18-12-1995
NORMAS PARA LA CLASIFICACIÓN Y EL CONTROL DE LACALIDAD DE LOS CUERPOS DE AGUA Y VERTIDOS O
EFLUENTES LÍQUIDOS
Objetivo:
Establecer las normas para el control de la calidad de loscuerpos de agua y de los vertidos líquidos.
CALIDAD “Y”
Introducción al tratamiento de aguas residuales
D t N 883 1995 A tí l 10
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Decreto No 883, 1995. Artículo 10
Parámetros Físico-Químicos Limites máximos o rangos
Aceites minerales e Hidrocarburos 20 mg/L
Aceites y grasas minerales y animales 20 mg/L
Alquil-Mercurio No detectable
Aldehídos 2,0 mg/L
Aluminio Total 5,0 mg/L
Arsénico Total 0,5 mg/L
Bario Total 5 mg/L
Boro 5 mg/L
Cadmio Total 0,2 mg/L
Cianuro Total 0.2 mg/L
Vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta,a ríos, estuarios, lagos y embalses:
Dec eto No 883 1995 A tíc lo 10
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Decreto No 883, 1995. Artículo 10
Vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta,a ríos, estuarios, lagos y embalses:
Parámetros Físico-Químicos Limites máximos o rangos
Cloruros 1000 mg/L
Cobalto Total 0,5 mg/L
Cobre Total 1 mg/L
Color Real 500 Unidades de Pt-Co
Cromo Total 2 mg/L
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5,20) 60 mg/L
Demanda Química de Oxígeno (DQO) 350 mg/L
Detergentes y Dispersantes 2 mg/L
Espuma Ausente
Estaño 5 mg/L
Fenoles 0,5 mg/L
Decreto No 883 1995 Artículo 10
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Decreto No 883, 1995. Artículo 10
Vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta,a ríos, estuarios, lagos y embalses:
Parámetros Físico-Químicos Limites máximos o rangos
Fluoruros 5 mg/L
Fósforo Total 10 mg/L
Hierro Total 10 mg/L
Manganeso Total 2 mg/L
Mercurio Total 0,01 mg/L
Nitrógeno Total 40 mg/L
Nitritos + Nitratos (expresado como N) 10 mg/L
pH 6-9
Plata Total 0,1 mg/L
Plomo Total 0,5 mg/L
Selenio 0,05 mg/L
Sólidos Flotantes Ausentes
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Decreto No 883, 1995. Artículo 10
Vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta,a ríos, estuarios, lagos y embalses:
Parámetros Físico-Químicos Limites máximos o rangosSólidos Suspendidos 80 mg/L
Sólidos sedimentables 1 mL/L
Sulfatos 1000 mg/L
Sulfitos 2 mg/LSulfuros 0,5 mg/L
Zinc 5 mg/L
Biocidas: Organo-Fosforados y Carbamatos 0,25 mg/L
Biocidas: Organo-Clorados 0,05 mg/L
Radiactividad: Actividad α 0,1 Bq/L
Radiactividad: Actividad β 1 Bq/L
Coliformes Totales 1000 NMP/100 mL
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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CASO: L GO DE M R C IBO
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Parámetro Valor
Temperatura (°C) 30
pH 7,55
DQO soluble (mg/L) 194
DQO total (mg/L) 535
Alcalinidad total (mg CaCO3/L) 250
Sólidos Totales (mg/L) 100
Sólidos totales volátiles (mg/L) 20
Sólidos totales fijos (mg/L) 80
Sólidos suspendidos totales (mg/L) 5
Sólidos suspendidos fijos (mg/L) 110
Sólidos suspendidos volátiles 80
Nitrógeno total Kjeldahl (NTK) (mg/L) 250
Fósforo total (mg/L) 20
Ortofosfato (P-PO4-3) (mg/L) 8
Cloruros (mg/L) 12
CALIDAD“X”
Composición típica del agua residual doméstica de la ciudad deMaracaibo
Pérez y col. 2011. Evaluación de la adsorción de rodamina WT, litio y cloruro en rectores por cargainoculados con lodo anaerobio. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, 58(2):74-84.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Puntos de descargas de las aguas servidas
de la ciudad en el Lago de Maracaibo
Planta sur deMaracaibo
construida
Planta norte deMaracaibo aconstruirse
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Introducción al tratamiento de aguas residuales
Aporte de Aguas ServidasMaracaibo y San Francisco
(19 descargas)
Aporte de AguasServidas Río MotatánDBO = 3,88 Ton/díaNT = 3,37 Ton/díaFT = 1,57 Ton/día
Pob. Equiv. = 70.545Hab.
Aporte de Aguas ServidasRío ChamaDBO = 7,76 Ton/díaNT = 9,65 Ton/díaFT = 4,26 Ton/día
Pob. Equiv. = 141.090 Hab.
Aporte de Aguas ServidasRío CatatumboDBO = 50,33 Ton/día
NT = 53,45 Ton/díaFT = 18,87 Ton/díaPob. Equiv. 915.090 Hab.
Aporte de AguasServidas Cabimas(2 descargas)
Aporte de AguasServidas Ciudad Ojed( 2 descargas)
-
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Introducción al tratamiento de aguas residuales
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RESPONSABILIDADES
Introducción al tratamiento de aguas residuales
¿QUÉ HACER?
PROPUESTAS VIABLES
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PROPUESTAS VIABLES
1.Regulación de descargas puntuales
Construcción, Mantenimiento y Operación de Plantas de Tratamientopara aguas residuales urbanas.
Construcción, Mantenimiento y Operación de Plantas de Tratamiento
para aguas residuales industriales.
2. Garantizar los aportes de agua de los ríos en cantidad y calidad .Regulacion de descargas no puntuales
Gestión de Cuencas
3. Vigilancia y Control eficientes y efectivas sobre las actividades
de extracción de Hidrocarburos y carbón4. Vigilancia y Control eficientes y efectivas sobre las principales
actividades industriales (Manejo de sustancias tóxicas)
-
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESDOMÉSTICAS
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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8/18/2019 Clase No. 1. Introducción. Necesidad Del Tratamiento
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Adaptarse a la realidad
Condiciones fundamentales del proyecto
Ser fáciles y económicas de operar y mantener
Cumplir con las normas en forma confiable
Ser económicas de construir
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Introducción al tratamiento de aguas residuales
TRATAMIENTOAgua residual
CALIDAD“Y”
El propósito de las plantas de tratamiento de aguasresiduales, es remover los contaminantes presentes en ellas,obteniendo un efluente seguro para ser descargado alambiente (Najafpour y col., 2005).
CALIDAD
“X”
Introducción al tratamiento de aguas residuales
-
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Diseño de Plantas de Tratamiento
Estos tratamientos correctivos deben ser enfocados a través del uso de
la ingeniería de procesos, ya que consisten en el uso de las operaciones
y procesos unitarios.
Las operaciones y procesos unitarias son un conjunto de procedimientos
físicos, químicos y biológicos que se aplican para el tratamiento de
líquidos, sólidos y gases, y se basan en los fenómenos de transporte de
movimiento, masa y calor.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
Los métodos usados para el tratamiento de aguas residuales sedenominan operaciones unitarias y procesos unitarios.
Un sistema de tratamiento está compuesto por una combinación de
operaciones y procesos unitarios diseñados para reducir ciertosconstituyentes del agua residual a un nivel aceptable.
Las operaciones unitarias incluyen remoción decontaminantes por fuerzas físicas, mientras que losprocesos unitarios consisten en reacciones biológicas y/oquímicas.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
La selección de los procesos de tratamiento de aguas residuales odepende de un cierto número de factores, entre los que se
incluyen:
Características del agua residual
Calidad del efluente de salida requerido.
Costo y disponibilidad del terreno
Consideración de las futuras ampliaciones o laprevisión de límites de calidad de vertido másestrictos.
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
Una vez establecidos los objetivos del tratamiento y revisadas lasnormativas a las que se debe ajustar, el grado de tratamiento
necesario puede determinarse comparando las características delagua residual cruda con las exigencias del efluentecorrespondiente.
A continuación, debe procederse al desarrollo y evaluación de las
diferentes alternativas de disposición o reutilización aplicablespara luego determinar la combinación óptima.
Disposición Reutilización
Introducción al tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
g
TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO
TRATAMIENTO TERCIARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO PRELIMINAR
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
Los sistemas de tratamiento de agua residual se dividen frecuentementeen subsistemas primario, secundario y terciario.
TRATAMIENTOPRELIMINAR
TRATAMIENTOPRIMARIO
TRATAMIENTOSECUNDARIO
TRATAMIENTOTERCIARIO
El tratamiento de las aguas residuales es complejo, debido a que lacomposición de estas aguas es muy variable, por ello el conocimientode su composición es muy importante en la selección de los procesos y
operaciones de tratamiento.
g
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
TRATAMIENTO
PRELIMINAR
TRATAMIENTO
PRIMARIO
TRATAMIENTO
SECUNDARIO
TRATAMIENTO
TERCIARIO
El pretratamiento de las aguas residuales se define como el proceso de
eliminación de los constituyentes de las aguas residuales cuya presencia puedan
provocar problemas de mantenimiento y funcionamiento de los diferentes
procesos, operaciones y sistemas auxiliares.
g
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
TRATAMIENTO
PRELIMINAR
TRATAMIENTO
PRIMARIO
TRATAMIENTO
SECUNDARIO
TRATAMIENTO
TERCIARIO
En el tratamiento primario se elimina una fracción de los sólidos en suspensión y de
la materia orgánica residual. Esta eliminación suele llevarse a cabo mediante a
cabo mediante operaciones físicas tales como el tamizado y la sedimentación
g
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
TRATAMIENTO
PRELIMINAR
TRATAMIENTO
PRIMARIO
TRATAMIENTO
SECUNDARIO
TRATAMIENTO
TERCIARIO
• El tratamiento secundario consiste generalmente en la conversión biológica de
compuestos orgánicos disueltos y coloidales en biomasa, misma que puede ser removida a continuación por sedimentación.
• El contacto entre microorganismos y compuestos orgánicos se logra
suspendiendo la biomasa en el agua residual, o bien haciendo pasar el agua
residual sobre una película de biomasa adherida a una superficie sólida.
g
Introducción al tratamiento de aguas residuales
-
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Tratamiento de aguas residuales
TRATAMIENTO
PRELIMINAR
TRATAMIENTO
PRIMARIO
TRATAMIENTO
SECUNDARIO
TRATAMIENTO
TERCIARIO
En el tratamiento terciario se busca la eliminación de los constituyentes de las
aguas residuales, que merecen especial atención, como los nutrientes, los
compuestos tóxicos y los excesos de materia orgánica y sólidos en suspensión.
g
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Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Introducción al tratamiento de aguas residuales
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8/18/2019 Clase No. 1. Introducción. Necesidad Del Tratamiento
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Tratamiento secundario
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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Tratamiento de aguas residuales
Introducción al tratamiento de aguas residuales
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8/18/2019 Clase No. 1. Introducción. Necesidad Del Tratamiento
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Tratamiento de aguas residuales
Tanto el conocimiento teórico, como la experiencia práctica sonnecesarios en la elección y análisis de los diagramas de flujos de
procesos y tratamientos. Los diagramas de flujos de procesos sonrepresentaciones gráficas de las combinaciones de las operaciones y losprocesos unitarios que se emplean para alcanzar los objetivos específicosdel tratamiento.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DELÍQUIDOS RESIDUALES DOMÉSTICOS
Profesor: Ing. Sedolfo Carrasquero, M.Sc.