ing. ambiental. pretratamiento y tratamientos
TRANSCRIPT
TRATAMIENTO DE AGUAS
Objetivos del Tratamiento
Producir:
• Agua apta para el consumo humano
• Agua estéticamente atractiva
• Agua con un costo razonable (agua mineral)
OBJETIVOS DEL PRETRATAMIENTO
PRETRATAMIENTO DEL AGUA
•Extraer los sólidos flotantes grandes y la arena
(a veces, también la grasa).
•Medir y regular el caudal de agua que ingresa a
la planta.
¿Que se toma en cuenta para
la fase de pre tratamiento?
•La procedencia del agua
•La calidad del agua
PROCESOS FÍSICOS
PROCESOS QUÍMICOS
Procesos Físicos
Proceso que depende de las propiedades físicas de la impureza, como el tamaño de partícula
Incluye las siguientes operaciones:
• Separación de grandes sólidos (Pozo de Gruesos)
• Desbaste
• Tamizado
• Dilaceración
• Desarenado
• Desaceitado-desengrasado
• Preaireación
DESBASTE
Formadas por barras verticales o inclinadas, que interceptan el flujo de la corriente de agua en un canal de entrada a la estación depuradora con el fin de retener y separar los sólidos más voluminosos
Desbaste fino, con una separación de 3 a 10 mm.
Desbaste medio, con una separación de 10 a 25 mm.
Predesbaste, con una separación de 50 a 100 mm.
TAMIZADO
• Macrotamizado: con paso superior a 0,3 mm, se emplea para retener ciertas materias en suspensión, flotantes o semiflotantes, residuos vegetales o animales, insectos, ramas, algas, hierbas, etc.
• Microtamizado: (sobre tela metálica o plástica de malla inferior a 100 micras) se utiliza para retener materias en suspensión de muy pequeñas dimensiones, contenidas en las aguas de abastecimiento.
DILACERACIÓN
Tiene por objeto «desintegrar» las materias sólidas arrastradas por el agua.
Con este proceso se suprime la evacuación y la descarga de los residuos de la reja.
DESARENADO
Tiene por objeto extraer del agua bruta la grava, arena y partículas minerales más o menos finas.
El desarenado se refiere normalmente a las partículas superiores a 200 micras.
DESENGRASE Y DESACEITADO
El objetivo en este paso es eliminar grasas, aceites, espumas y demás materiales flotantes más ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores.
PREAIREACIÓN
Implica la inyección de aire.
Sus objetivos son varios:
• Control de olores.
• Mejorar la separación de las grasas.
• Favorecer la floculación de sólidos.
Rejas
Permite el microtamizado de cualquier tipo de efluente,
con luces de filtración desde 1,5 mm hasta 0,2 mm
Tamiz continuo para eliminación de finos de 3 mm, con una
mínima perdida de carga y gran capacidad de caudal
Pre Tratamiento
SISTEMAS DE AIREACIÓN
SEDIMENTACIÓN
Es una decantación por gravedad para separar los sólidos en suspensión. En el tratamiento
de aguas, los procesos de sedimentación utilizados son:
• Tipo I: Para sedimentar partículas discretas no floculadas en usa suspensión diluida.
• Tipo II: para sedimentar partículas floculadas en una suspensión diluida. Puede presentarse después de la coagulación y la floculación.
Procesos Químicos
Proceso que depende de las propiedades químicas de la impureza o que utiliza las
propiedades químicas de reactivos agregados
Coagulación
Es el proceso por el cual se reducen las fuerzas repelentes existentes entre partículas coloidales para formar partículas mayores de buena sedimentación.
Sulfato de Aluminio, sulfato ferroso, sulfato ferroso y cal, sulfato ferroso y cloro, cloruro férrico, sulfato férrico y aluminato de sodio.
Beneficios de la coagulación
Remoción de turbiedad orgánica o inorgánica que no pude sedimentar con rapidez Remoción de color Eliminación de bacterias, virus y organismos patógenos susceptibles de ser separados por coagulación Eliminación de substancias productoras de sabor y olor
Ensayo de jarra
Ensayo de jarra
Ensayo de jarra
Floculación
El objetivo en esta fase es favorecer que los microflóculos (flóculos pin) se aglomeren y se produzcan flóculos mayores.
Se requiere de una agitación mecánica suave
Sedimentación y filtración
La sedimentación realiza la separación de los sólidos más densos que el agua y que tienen una velocidad de caída tal que pueden llegar al fondo del tanque sedimentador en el tiempo económicamente aceptable. La filtración en cambio separa aquellos sólidos que tienen una densidad muy cercana a la del agua, o que han sido resuspendidos por cualquier causa.
Pre Tratamiento Químico
• La desinfección comprende:
– Pre cloración.
– Adición de carbón activado.
– Ozono
– Radiación UV
Pre Tratamiento Químico Precloración
Ventajas:
• Favorece la coagulación y elimina sustancias inorgánicas reductoras.
• Elimina algas en las instalaciones.
• Elimina microorganismos formadores de limo en los filtros de arena.
El pH es el que tiene mayor influencia sobre la actividad biocida del cloro en la solución. Un aumento en el pH
diminuye sustancialmente la actividad biocida del cloro, y una disminución del pH aumenta esa actividad en la
misma proporción.
Pre Tratamiento
Desinfección de efluentes: Sistemas de desinfección por cloración con controladores de oxido reducción,
proporcional al flujo etc.
Adición de carbón activado
• Elimina algas fotosintéticas.
• Mejora color y olor.
• Elimina compuestos orgánicos selectivos.
• Elimina metales
• Empleo: PAC (Carbón activado en polvo)
GAC (Carbón activado granular)
Adición de carbón activado
• El PAC:
– Tradicionalmente el de mayor empleo
– Posee menor costo pero menor eficiencia
– Se usa para control intermitente de sabor y olor
– Reducción del amoniaco
Ozonización
• Especialmente efectivo en destruir virus.
• Mejora el olor y sabor.
• Transformación de sustancias no degradables en fácilmente degradables.
• Sensiblemente independiente del pH.
• No quedan residuos.
• Necesidad de tener agua clara (libre de turbidez) y capas finas de agua.
• No residuos.
• Puede producir foto oxidación de los compuestos.
• No hay problemas de olor ni sabor.
• No se añaden productos químicos.
Radiación UV
• El GAC:
– Se emplea cuando los sabores y olores tienen un origen industrial, y/o son de carácter permanente
– Se utiliza en forma de lecho filtrante
– Puede utilizarse como tratamiento avanzado
• Estos consisten en una serie de procesos químicos y físicos especializados, que se utilizan para disminuir la cantidad de contaminantes específicos que quedan todavía en el agua.
• Estos tratamientos avanzados dependen del tipo de contaminantes que contenga el agua. Son procedimientos que pocas veces se utilizan debido a que son muy costosos.
ELECTRODIÁLISIS
Consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través de una solución iónica, lo cual produce un flujo de iones desalinizando al agua progresivamente, obteniéndose agua dulce.
ELECTRODIÁLISIS
•Los iones positivos (cationes) migrarán hacia el electrodo negativo (cátodo) •Los iones negativos (aniones) lo harán hacia el electrodo positivo (ánodo).
•NOTA: La electrodiálisis sólo se puede utilizar de forma rentable para producir agua de una conductividad relativamente alta, debido a los voltajes eléctricos prohibitivamente altos que serian necesarios para impulsar los iones a través de un agua cada vez de mayor pureza.
ELECTRODIÁLISIS
ELECTRODIÁLISIS
• Las aplicaciones potenciales más importantes de la electrodiálisis son:
– Desalación del agua salobre y agua marina.
– Recuperación de metales y aguas de lavado.
– Desalación de purga de agua.
– Desmineralización del vino.
– Desmineralización del azúcar
ELECTRODIÁLISIS
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
OSMOSIS INVERSA
Se basa en la aplicación de una presión sobre una disolución concentrada para forzar el paso de la misma a través de unas membranas semipermeables para provocar la retención de la mayor parte de las partículas disueltas obteniendo un agua de mayor calidad.
PERMEADO RECHAZO
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
Fenómeno de Ósmosis Directa
Representa la respuesta de un
sistema discontinuo cuando dos
recipientes con solución a diferentes
concentraciones se ponen en
contacto por medio de una
membrana semipermeable.
El flujo osmótico se origina del
recipiente de solución diluida al
recipiente de solución concentrada.
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
Fenómeno de Ósmosis Inversa
La osmosis inversa se ha utilizado
en desalación, consiste en aplicar
una presión que sobrepase la presión
osmótica de la solución salina frente
a una membrana semipermeable,
obligando así al agua pura a través
de la membrana y dejando sólo sales
atrás, es decir todos los iones
quedan retenidos en el lado
izquierdo.
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
Hay varios métodos para permitir que las sustancias
atraviesen una membrana.
Ejemplos de estos métodos son:
La aplicación de alta presión
El mantenimiento de un gradiente de concentración en ambos lados de la membrana
La introducción de un potencial eléctrico
Sustancias que remueve el proceso de ósmosis inversa
Sólidos disueltos, orgánicos , metales pesados como el bario, cadmio, cromio, plomo, mercurio, cloro sales, turbiedad, sólidos disueltos, los organicos, virus, y bacterias del agua.
La materia coloidal. Sub microorganismos. Virus, bacterias del agua. Especies iónicas de bajo peso molecular. Metales pesados. Cloruro, sulfatos, nitratos, bicarbonatos, hierro, boro, sodio, calcio,
fluor.
Nota: La ósmosis reversa es capaz de quitar 95% - 99% de los sólidos disueltos totales (TDS) y el 99% de todas las bacterias, así proporcionando un agua segura y pura.
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
• La filtración de membrana se puede dividir en micro y ultra filtración por una parte y en nanofiltración y ósmosis inversa por la otra.
• Cuando la filtración de membrana se utiliza para retirar partículas más grandes, se aplican la microfiltración y la ultrafiltración
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
Tratamiento de aguas industriales
Industria láctea: Concentración de lacto sueros.
Industria papelera: tratamiento de agua residual y recuperación de sustancias orgánicas e inorgánicas valiosas, concentración de contaminantes para disminuir costes de operación, recuperación de agua de proceso.
Tratamientos metálicos superficiales: tratamiento de aguas residuales aceitosas, procesos de galvanoplastia.
Industria textil: concentración de tintes y recuperación de agua de proceso.
Industria microelectrónica: producción de agua ultrapura.
Producción de abonos nitrogenados: recuperación de nitrato amónico.
PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO
DE AGUAS
Ventajas de la ósmosis inversa
Muy confiable.
Muy bajo o nulo impacto ambiental.
Bajo costo operativo frente a métodos convencionales.
Se utiliza la misma agua para lavar la membrana.
Requiere un mínimo consumo de productos químicos y mano de obra para su atención.
Alta calidad del agua de producto.
Son sistemas prácticos y con capacidad de producción contínua.
Es un proceso que puede ocurrir a baja temperatura. Esto es principalmente importante porque permite el tratamiento de los materiales sensible al calor.
INTERCAMBIO IÓNICO
Es un proceso en el cual los iones impuros presentes en el agua son reemplazados por iones que despiden una resina.
Los siguientes iones son generalmente encontrados en aguas crudas (aguas provenientes de fuentes superficiales o subterráneas)
Cationes Aniones
Calciuo (Ca2+) Cloruro (Cl-)
Magnesio (Mg2+) Bicarbonato (HCO3-)
Sodio (Na+) Nitrato (NO3-)
Potasio (K+) Carbonato (CO32-)
Hierro (Fe 2+)
Sulfato (SO42-)
El intercambio iónico actúa intercambiando los iones hidrógeno de los contaminantes catiónicos y los iones hidróxilo de los contaminantes aniónicos en el agua de alimentación. Después de un período de tiempo, los cationes y aniones habrán sustituido la mayor parte de los puntos activos de hidrógeno e hidróxilo en las resinas (resinas de poliestireno sulfonado), y será necesario reemplazar o regenerar los cartuchos.
COMO FUNCIONA EL INTERCAMBIO IÓNICO
Existen cuatro sub tipos principales:
• Catiónica fuerte (CF)
• Catiónica débil (CD)
• Aniónica fuerte (AF)
• Aniónica débil (AD).
• pH
• Frecuencia de Regeneración
TIPOS Y SUB TIPOS DE RESINAS
• Resinas del intercambio de cationes emiten iones Hidrógeno (H+)
• Resina de intercambio de Aniones despedira iones de hidroxilo (OH)
Los iones hidrógeno e hidróxilo se combinan para formar moléculas de agua.
TIPOS Y SUB TIPOS DE RESINAS
INTERCAMBIO IONICO
INTERCAMBIO ANIONICO
Cl - R
OH-
OH- R OH-
OH-
OH-
Cl -
OH-
OH-
H+ OH- H+
H2O
INTERCAMBIO IONICO
Agua tratada Agua cruda
R-H+
NaCl
Catiónica fuerte
Aniónica
fuerte
H2S04
R-OH-
NaOH
HCO3-
Cl-
NO3-
SO4=
Org.
SiO2
CO2
H+
CO2
Na+ Cl-
OH-
SiO2
H+ OH-
H2O
Ca+2 Mg+2
Na+
HCO3
Cl-
NO3
SO4=
SiO2
Org.
ABLANDAMIENTO
El paso del agua por rocas sedimentarias como la piedra caliza, provoca que dos de los iones más comunes en aguas naturales sean el calcio y el magnesio. El empleo de agua dura tanto para usos domesticos como industriales, provoca problemas de formación de depósitos e incrustraciones y dificulta la acción de los detergentes, ya que se forman espumas y precipitados que reducen su eficiencia.
ABLANDAMIENTO
Usos Principales del agua Suavizada •Para prevenir formación de sarro en calderas, calentadores de agua, planchas de vapor y máquinas de lavar platos, etc. •Para eliminar la producción de “capa de suciedad” formada como resultado de la reacción entre los iones de calcio y magnesio con ácidos de grasa encontrado en jabones en la industria textil, máquinas de lavar, etc •Para prevenir manchas antiestéticas en cristalería, espejos, etc. •Para pre-tratar el agua de alimentación al proceso de osmosis inversa lo cual previene la contaminación de las membrana.
ABLANDAMIENTO
Ca++ R
Na+
Na+ R
Ca++
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
HCO3-
HCO3- HCO3-
HCO3-
DESIONIZACION
Para muchas aplicaciones de laboratorio e industriales se requiere la alta pureza del agua, la cual esté esencialmente libre de contaminantes iónicos. Agua de esta calidad se puede producir con la Desionización. Los dos tipos más comunes de desionización son: •Desionización de Dos Camas •Desionización de Camas Mixtas
INTERCAMBIO IONICO
Ventajas del intercambio iónico Es un proceso rápido El intercambio iónico tiene muchas ventajas para la producción de agua purificada. Es un proceso bajo demanda; el agua está disponible cuando es necesaria. Cuando se utilizan materiales de resina de alta pureza, todo el material iónico se eliminará con eficacia del agua. Se adapta a las necesidades de las aguas. Las resinas son estables químicamente, de larga duración y fácil regeneración. Las instalaciones pueden ser automáticas o manuales para adaptarse a las condiciones específicas.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Las aguas residuales son materiales derivados de residuos domésticos, agrícolas o de procesos industriales, los cuales por razones de salud pública y por consideraciones de recreación y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes convencionales.
OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
• Eliminar m.o. patógeno para evitar problemas sanitarios.
• Eliminar sustancias tóxicas, para evitar dañar el medio ambiente y evitar problemas sanitarios.
• Reducir la cantidad de sólidos
• Medio rural . Fosas sépticas
• Ciudades e industrias. Depuradoras de aguas residuales
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Lugares para disponer aguas residuales: FOSA SÉPTICA
Tanques que reciben aguas residenciales o de otros lugares donde se deposita el agua en el fondo y la parte líquida es absorbida por el terreno lentamente. – Se limpian periódicamente.
Tratamiento primario
• Consiste en la eliminación física de los sólidos suspendidos mediante
Rejas: eliminan sólidos grandes
Eliminan sólidos pequeños
Tanques de sedimentación: eliminan los sólidos sedimentables.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS
Es un proceso de oxidación biológica secundario, en el cual un efluente de un tratamiento primario es puesto en contacto en una unidad de aireación con lodo activado (de alta concentración microbiana) previamente separado en un sedimentador que recibe el efluente del citado aireador.
AIREADOR
REACTOR BIOLOGICO
SEDIMENTADOR
SECUNDARIO
EFLUENTE
LODO RECIRCULADO, Qr
LIQUIDO
RESIDUAL
TRATAMIENTO SECUNDARIO LODOS ACTIVADOS
TANQUE DE AIREACIÓN
Objetivo de la aireación
• Producir una mezcla completa
• Agregar oxigeno al medio para que el proceso se desarrolle
ELEMENTOS BASICOS DE UN PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
• Tanque de aireación.
• Tanque sedimentador.
• Equipo de inyección de oxígeno.
• Sistema de retorno de lodos.
• Exceso de lodos y su disposición..
LODOS ACTIVADOS
• Biogás
• Abono agrícola
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES