UNIVERSIDAD POPULAR DE LA CHONTALPA

“Producir y socializar el saber”

M.C. RAÚL CASTAÑEDA CEJA

“Tecnologías para el tratamiento de aguas

residuales”

¿Que son las aguas residuales?

• Son aguas alteradas en su composición por el uso al que han sido sometidas, lo que supone:

• pérdida de calidad y necesidad de tratamiento.

• Clasificándolas en función de su origen tenemos los siguientes tipos:

• domésticas, industriales y agrarias.

Características de las aguas residuales

ORIGEN CONTENIDO MATERIAS CONTAMINANTES

Agrarias EstiércolRestos abonosRestos de aditivos

Sólidos macroscópicosMaterias en suspensiónMaterias disueltas

Domésticas Residuos orgánicosProductos de lavado

Grasas y aceitesMateria OrgánicaGérmenes Patógenos

Industriales Muy variableOrgánicoInorgánico Mixto

Materia OrgánicaMetalesSólidos en suspensión

TRATAMIENTO PRIMARIO Y SECUNDARIO

•Las aguas contaminadas provienen de diferentes fuentes.•Pueden estar compuestas por particulas muy variadas tanto en tamaño como en composición.•Es necesario hacer una division de los procesos de limpieza, simplificandolos y estableciendo objetivos para medir su eficacia.

TRATAMIENTO PRIMARIO

Son los más sencillos en la limpieza del agua y tienen la función de preparar el agua.

Estos tratamientos son el cribado o las mallas de barreras, la flotación o eliminación de grasas y la sedimentación.

Tratamientos primarios

Cribado: se busca remover la materia flotante que trae consigo el agua, ya que si no se eliminan pueden causar daños a los mecanismos o bloquear las tuberias.

Eliminación de aceites y grasas:

estas grasas pueden causar daños por su viscosidad, obstruyendo rejillas, por lo que se colocan unas trampas para aceites en forma de tubos horizontales sobre la superficie del tanque para captar la pelicula de aceite que flota.

Tratamientos primariosSedimentación: la

función principal de laa sedimentación es separar lass partículas supendidas en el agua para posteriormente realizar una decantación.

TRATAMIENTO SECUNDARIO

El tratamiento secundario tiene como objetivo limpiar el agua de aquellas impurezas cuyo tamaño es mucho menor a las que se pueden captar por la decantacion y las rejillas, para ellos se basan en metodos mecánicos y biológicos combinados.

Entre ellos se realiza el sistema de precolación.

Tratamientos secundariosSistema de precolación:

se utilizan tanques de diferentes profuncidades dependieno de la cantidad de agua a tratar, con un contenido de piedras o escoria granular.

TRATAMIENTO AEROBIO DE AGUAS RESIDUALES

PROCESOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA

La oxidación biológica es el mecanismo mediante el cual los microorganismos degradan la materia orgánica contaminante del agua residual. De esta forma, estos microorganismos se alimentan de dicha materia orgánica en presencia de oxígeno y nutrientes, de acuerdo con la siguiente reacción:

Materia orgánica + Microorganismos + Nutrientes + O2=>Productos Finales + Nuevos microorganismos + Energía

REACCIONES DE SÍNTESIS O AISLAMIENTO Consisten en la incorporación del alimento (materia orgánica y nutrientes) al interior de los microorganismos. Estos microorganismos al obtener suficiente alimento no engordan, sino que forman nuevos microorganismos reproduciéndose rápidamente. Parte de este alimento es utilizado como fuente de Energía. La reacción que ocurre es la siguiente:

Materia orgánica (CHNO)

O2 Bacterias

energía

Sustancias del interior

bacteriano (C5H7NO2)

REACCIONES DE OXIDACIÓN Y RESPIRACIÓN ENDÓGENA

Los microorganismos al igual que nosotros, necesitan de Energía para poder realizar sus funciones vitales (moverse, comer etc.), dicha energía la obtienen transformando la materia orgánica asimilada y aquella acumulada en forma de sustancias de reserva en gases, agua y nuevos productos.

Después de un tiempo de contacto suficiente entre la materia orgánica del agua residual y los microorganismos (bacterias), la materia orgánica del medio disminuye considerablemente transformándose en nuevas células, gases y otros productos. Este nuevo cultivo microbiano seguirá actuando sobre el agua residual.A todo este conjunto de reacciones se les denomina de oxidación biológica, porque los microorganismos necesitan de oxígeno para realizarlas.

El substrato, generalmente también se tienen que eliminar del agua residual los compuestos de nitrógeno como el amonio y los nitratos.

Un grupo de microorganismos convierten primero el amonio en nitrato (nitrificación).

Otro grupo de microorganismos reduce luego el nitrato a nitrógeno elemental (desnitrificación).

El nitrógeno producido escapa entonces como gas a la atmósfera.

Existen dos tecnologías: los procesos de biopelícula y los de lodos activados.

BIOPELICULA:

LODOS ACTIVADOS

TRATAMIENTO ANAEROBIOProceso biológico de las aguas residuales (domesticas o industriales) mediante el cual los organismos catabolizan y asimilan sus alimentos en ausencia de oxigeno. Se produce en ambientes naturales como:PantanosZonas anegadas para el cultivo de arrozSedimentos de lagos y maresZonas anóxicas del sueloFuentes de aguas termales sulfurosas y en el tracto

digestivo de los rumiantes

Contaminantes

Orgánicos

Microorganismos

anaerobios

CO2 + CH4

(Biogás) Materia degrada-

da en disolución Nuevos microor-

ganismos

Requiere la intervención de diversos grupos de bacterias facultativas y anaerobias estrictas, las cuales utilizan en forma secuencial los productos metabólicos generados por cada grupo. La digestión anaerobia de la materia orgánica involucra tres grandes grupos tróficos y cuatro pasos de transformación:

1. Hidrólisis. Grupo I: bacterias hidrolíticas2. Acidogénesis. Grupo I: bacterias fermentativas3. Acetogénesis. Grupo II: bacterias acetogénicas4. Metanogénesis. Grupo III: bacterias

metanogénicas

Es posible por medio de reacciones asociadas al metabolismo de distintos microorganismos.

+ co2

Ventajas Bajos costos de inversión y operación.

Alta eficiencia de tratamiento

Producción de una fuente de energía que puede servir calentar el agua residual hasta la temperatura de operación.

Necesidad de espacio relativamente pequeño para las instalaciones debido a la aplicación de altas velocidades de carga orgánica.

Baja producción de lodo en exceso.

Desventaja Insuficiente generación de alcalinidad y metano cuando se depuran aguas residuales muy diluidas.

Cinética lenta a bajas temperaturas.

Ciertos compuestos como NH4+, PO4

3- y S2- quedan en disolución. Por este motivo, si es necesario, se tiene que usar un tratamiento posterior.

Aplicaciones de la tecnología anaerobia de alta velocidad

Aguas residuales de:Industria cervecera y de bebidasIndustria de alimentosIndustria papeleraDestilerías de alcohol e industria de fermentación.

Nuevas aplicaciones de la tecnología anaerobia de alta velocidad: Aguas residuales de:

Industria textilIndustria química y petroquímicaEn lugares de climas cálidos, pueden utilizarse para el tratamiento de agua residual doméstica.

Tratamiento de sistemas naturales

Procedimientos o técnicas en los que la eliminación de las sustancias contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas se produce por componentes del medio natural, sin emplearse en el proceso ningún aditivo químico.

Se clasifican en:Se han desarrollado en diferentes medios,

adaptándose a las características de los suelos y plantas, partiendo de esta idea los tratamientos de sistemas naturales se pueden clasificar en:

Tratamiento en el terrenoSistemas acuáticos

Tratamiento en el terreno:Infiltración rápida:

En superficies donde la tierra es muy permeable, el tratamiento adecuado debe estar diseñado de manera que se adapte a la capacidad de retención del agua que posee el suelo.

Infiltración rápida

Infiltración lenta:Consiste en la aplicación de un caudal controlado de agua residual sobre una superficie de terreno con cubierta vegetal cultivada. Las cargas hidráulicas de agua residual aplicadas anualmente sobre la superficie activa de tratamiento varían entre 0.5 y 6 m3/m2.

Flujo superficial:La técnica consiste en

forzar la escorrentía del agua residual, mediante riego por circulación superficial en laminas sobre un suelo previamente acondicionado (en pendiente y con vegetación no arbórea).

Sistemas acuáticos En este grupo de métodos naturales de depuración de aguas residuales, se incluyen aquéllos cuya acción principal de depuración se ejerce en el seno del medio acuático, participando en el proceso plantas emergentes (especialmente sus raíces) y la actividad microbiológica asociada.

Humedales: Son sistemas en los que el agua fluye continuamente, cuya superficie libre permanece al nivel del suelo, o por encima del mismo, manteniéndolo en estado de saturación durante un largo período del año.

Humedales de superficie libre de agua (en la literatura anglosajona, free water surface, FWS).

Humedales de flujo subsuperficial (vegetated submeged beds, VSB).

La carga hidráulica anual aplicada varía en el rango de 3 a 20 m3/m*, dependiendo del tipo de sistema, características del agua de alimentación, límites impuestos al efluente, etc.

Sistemas de lagunaje: El tratamiento o

proceso de depuración se produce gracias a reacciones biológicas, químicas y físicas, que tienen lugar en las lagunas y que tienden a estabilizar el agua residual. Los fenómenos producidos tienen relación con: sedimentación, oxidación, fotosíntesis, aireación, evaporación, etc.

Sistemas de plantas: Su finalidad principal es la eliminación de

determinado componentes de las aguas a través de sus raíces, que constituyen un buen sustrato responsable de una parte importante del tratamiento

Las plantas más comúnmente cultivadas son los jacintos de agua, existiendo amplia documentación sobre estos cultivos. El clima es un factor limitativo de su rendimiento, ya que las plantas sólo crecen a determinadas temperaturas.

Conclusión El tratamiento de las aguas residuales es un método muy utilizado en la actualidad para aumentar la disponibilidad del agua, que se realiza por diferentes etapas que tienen como finalidad limpiar el agua de desecho para poder ser reutilizada. Con el firme propósito de aumentar el agua disponible para consumo y uso de los seres humanos.