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Tratamientos biológicos en la depuración de aguas residuales
 

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    Tratamientos biológicos en la depuración de aguas residuales Tratamientos biológicos en la depuración de aguas residuales Presentation Transcript

    • Tratamientos  biológicos  en   la  depuración  de  aguas   residuales  Introducción  a  la  Ingeniería  Ambiental    Pablo  Marrero  Navarro    
    • Índice  1-­‐  Introducción              1.1.    Tipos  de  aguas              1.2.    Parámetros  de  contaminación              1.3.    Esquema  y  tratamientos  de  una  depuradora          2-­‐  Tratamiento  biológico              2.1.  Fundamentos  del  tratamientos  biológico              2.2.  Factores  que  afectan  a  los  procesos  biológicos              2.3.  Lechos  bacterianos              2.4.  Contactores  biológicos  rotaIvos                2.5.  Reactor  biológico  secuencial              2.6.  Fangos  acIvos                    3-­‐  Usos  de  las  aguas  tratadas  biológicamente  
    • Introducción   Tipos  de  aguas   Contaminación  atmosférica   Condiciones  del  medio   Condicionadas   por   Residuos  del  medio   Aportaciones  Aguas  blancas     Fugas  del  alcantarillado   intermitentes   Inicio  de  las   escorrenNas  
    • Introducción   Tipos  de  aguas   Muy   contaminadas   Provienen  de  las   urbes  Aguas  negras     Tamaño  de  la  población   Depende  de   Situación  de  la  población   Red  de  alcantarillado  
    • Introducción   Tipos  de  aguas   *mg/l  
    • Introducción   Tipos  de  aguas   Depende  de  la  acIvidad  de  la   industria   Aguas   Pretratamiento  necesario   industriales     Ácidos   Sustancias  tóxicas   Bases   Detergentes   Grasas  
    • Introducción   Tipos  de  aguas   Depende  de  la  acIvidad   Pretratamiento  necesario  Aguas  agrícolas   FerIlizantes   Sustancias   tóxicas   Biocidas   EsIércol  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Sólidos  y  microorganismos   Materia  oxidable  biológicamente   Oxígeno  disuelto   Parámetros  de   Nitrógeno   contaminación   Fósforo   Cloruros   Grasas   pH  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Sólidos  disueltos   Sedimentables   Sólidos  en  suspensión   No  sedimentables   Sólidos   Orgánicos   Inorgánicos  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Parásitos   Forma  de   alimentarse   Saprófitos   Microorganismos   Aerobios   Obtención   de  oxígeno   Anaerobios   FacultaIvos  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Fuente  energéIca   Captación  superficial   Fotosíntesis  algas   Oxígeno   Aumenta   Descenso  temperatura   Dilución   Disminuye   Reacciones  metabólicas   Aumento  temperatura   Reacciones  químicas  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Indicador  fundamental  de   contaminación   Perjudicial  para  la  vida   Nitrógeno   marina   Beneficioso  para   usos  agrícolas   Amoniaco   Fuentes   Nitritos   Nitratos  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Imprescindible  para  el  desarrollo   de  microorganismos   Principalmente  en   verIdos  agrícolas   Fósforo   Puede  estar  disuelto  o  en   suspensión   Forma  reacciones   de  complejación  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Se  presenta  en  forma  de  Cl-­‐   Determina  la   intrusión  marina   Cloruros   Influye  en  la  salinidad   Indicador  de  posibles   verIdos  industriales  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Impiden  la  captación  de  O2   Forman  flóculos   Grasas   Necesitan  pretratamientos   Indicador  de  posibles   verIdos  industriales  
    • Introducción   Parámetros  de  contaminación   Procesos  biológicos:  6,2  –  8,5   pH   Aguas  urbanas  ≈  7     Indicador  de  posibles   verIdos  industriales  
    • Introducción   Tratamientos  de  una  depuradora  Pretratamiento   Decantación   Tratamiento   primaria   Tratamiento   Decantación   Tratamiento  esico-­‐químico   biológico   secundaria   terciario   Línea  de  fangos   Tratamiento   Espesamiento   DigesIón   deshidratación   terciario  
    • Introducción   Tratamientos  de  una  depuradora   Pozos  de  gruesos   Sólidos  de  mayor   tamaño   Rejas  de  desbaste   Tamizado   Sólidos  en  suspensión  de   Pretratamientos   tamaño  entre  0,1  y  0,6  mm   Dilaceración   Reduce  el  volumen  de   residuos   Desarenado   Elimina  parNculas  de   tamaño  >  0,2  mm   Desengrasado   Elimina  espumas  
    • Pozos  de  gruesos   Rejas  de  desbaste   Tamizador  Dilaceración   Desarenado   Desengrasado  
    • Introducción   Tratamientos  de  una  depuradora   Tratamientos  primarios  o   esico-­‐químicos   Decantación  Desorción   Neutralización   Filtración   Desengrasado   primaria  
    • Coagulación-­‐floculación   Decantador  primario   Eliminación  flóculos  
    • Introducción   Tratamientos  de  una  depuradora   Tratamientos  secundarios   o  biológicos   Contactores  biológicos   Reactor  biológico  Lechos  bacterianos   Fangos  acIvos   rotaIvos   secuencial  
    • Introducción   Tratamientos  de  una  depuradora   Tratamientos    terciario   Técnicas  de   Se  aplican  técnicas   Técnicas  de  separación   desinfección  Tratamiento   Tratamiento   primario   secundario   Cloración   Ác.PeracéIco   UV  
    • E.D.A.R.  Barranco  Seco  Capacidad:  600.000  habitantes  QMAX=  52.000  m3/d   Líneas  de  100  l/s   Líneas  de  200  l/s  Carga  contaminante  DBO5=  700  mg/l   DBO5=  35  mg/l   SS=  750  mg/l   SS=  35  mg/l  
    • Tratamientos  biológicos   Fundamentos   Son  tratamientos  que  destruyen  la  materia  orgánica  biodegradable  presente  en  un  agua   residual  mediante  el  empleo  de  microorganismos,  en  presencia  o  ausencia  de  oxígeno,   con   unas   determinadas   condiciones   de   temperatura   y   pH.   Estas   materias   de   Ipo   orgánico   absorben   una   cierta   canIdad   de   oxígeno   de   forma   natural,   debido   a   los   procesos  químicos  o  biológicos  de  oxidación  que  se  producen  en  el  seno  del  agua.     DBO5   DQO  
    • Tratamientos  biológicos   Factores  que  afectan  a  los  procesos  biológicos   Temperatura   12  –  38  ºC     pH   6,2  –  8,5   Factores  que  afectan  a  los   procesos  biológicos   Homogenización   Inhibidores   CanIdad  mínima  de   nutrientes   Se  Iene  que  cumplir:   !"#! !!!!"! !"" !"#! !!!!"! !"" ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! ! !!"!#$ !!!!"! ! !!"!#$ !!!!"! !
    • Tratamientos  biológicos   Parámetros  de  diseño   !"!!"!!"#! !!!! Carga  másica   !! ! ! !"!!"!!"## !"!!"!!"#! !!!! Carga  volumétrica   !! ! ! !! !!"!!"#$" Tiempo  de  aireación   Parámetros  de  diseño   Biodegradabilidad  del  efluente   !"#!$#%&!(!!!!"#$%%$&(")!%) Edad  del  fango   !! !!!"#$%!!"#$%!!"#!!!!"#$%&(!&%) ! Temperatura   Caudal  de  recirculación  
    • Tratamientos  biológicos   Lechos  bacterianos   Sistema  de  depuración  biológica  de  aguas  residuales  en  el  que  la  oxidación  se  produce  al  hacer   circular,   a   través   de   un   medio   poroso,   aire   y   agua   residual.   La   circulación   del   aire   se   realiza   de   forma  natural  o  forzada,  generalmente  a  contra  corriente  del  agua.     Están  consItuidos  por:   Tanque   de  planta  circular  y  muro  perimetral  verIcal  recto,  con  una  pendiente  del  2-­‐3%  en  el  fondo.     Distribuidor  rotaIvo   pequeño  depósito  abierto  de  sección  circular,  dispuesto  de  manera  verIcal   Brazos  de  reparto   tubos  de  sección  rectangular  o  circular  por  los  que  sale  el  agua.     Medio  soporte   material  sobre  el  que  se  deposita  la  materia  orgánica.  
    • Funcionamiento  Lecho  bacteriano   Medio  soporte  
    • Tratamientos  biológicos   Lechos  bacterianos   C   D   H   A   B  
    • Tratamientos  biológicos   Contactores  biológicos  rotaIvos   Sistemas   de   depuración   de   aguas   residuales   consistentes   en   un   medio   soporte   inerte   que   de   manera  secuencial  se  encuentra  expuesto  alternaIvamente  al  agua  y  al  aire.  Hay  que  diferenciar   entre  biodiscos  y  biocilindros.  Exteriormente  son  prácIcamente  iguales,  pero  su  funcionamiento  es   disInto.   El   primero   de   ellos,   el   medio   soporte   son   discos   circulares   paralelos,   mientras   que   los   segundos  son  cilindros  perforados  rellenos  de  elementos  sueltos  y  desordenados.     Están  consItuidos  por:   Celda   Construcciones  de  acero  de  sección  rectangular  con  fondo  semicircular.   Accionamiento   Motores  con  varios  trenes  de  engranajes,  con  reductores  de  velocidad.   Eje  horizontal   Tubos  de  sección  cuadrada  o  cilíndrica  sobre  la  que  se  encuentra  el  medio  soporte.   Medio  soporte   Elementos  de  polímeros  de  alta  densidad,  sobre  los  que  se  forma  el  biofilm.  
    • Tratamientos  biológicos   Contactores  biológicos  rotaIvos      
    • Biodisco   CBR  descubierto   Instalación  CBR  
    • Tratamientos  biológicos   Reactor  biológico  secuencial   Sistema  de  depuración  biológica  basado  en  el  proceso  de  oxidación  de  la  materia  orgánica  por  los   microorganismos,  que  durante  la  fase  de  aireación  se  encuentran  en  estado  de  suspensión  en  el   agua   residual   contenida   en   el   reactor.   Un   SBR   permite   realizar   en   un   único   tanque   todas   las   etapas   del   proceso   funcionando   como   un   reactor   de   flujo   disconInuo   en   el   que   se   temporizan   cada  una  de  las  etapas   Reactor     Decantador   biológico   Esquema  tanque  SBR   Instalación  tanque  SBR  
    • Llenado   Mezclado   Aireación  25  %   Fase  inacIva   Vaciado   Sedimentación  
    • Tratamientos  biológicos   Fangos  acIvos   El   proceso   de   fangos   acIvos   consiste   en   un   reactor   biológico   seguido   de   una   decantación.   El   reactor,   que   es   donde   se   manIenen   los   microorganismos   y   los   flóculos   en   suspensión,   sirve   para   que   estos   lleven   a   cabo   su   acción   metabólica,   lográndose   la   floculación   de   las   parNculas   en   suspensión.   Una   vez   alcanzada   la   floculación   adecuada,   las   aguas   con   los   flóculos   pasan   al   decantador  secundario,  donde  se  realiza  una  separación  sólido-­‐líquido.   La   recirculación   se   realiza   a   la   entrada   del   tanque.   El   agua   recorre   el   Proceso   tanque   en   flujo   en   pistón.   Tiene   una   fuerte   tasa   de   crecimiento   inicial   convencional   del  culIvo,  que  va  descendiendo  hacia  el  final  del  tanque.   Agua     decantada   Efluente   Recirculación  de  lodos  
    • Tratamientos  biológicos   Fangos  acIvos   la   recirculación   se   realiza   en   varios   puntos.   Se   manIene   la   concentración   Mezcla  completa   homogénea  en  todo  el  tanque,  empleando  agitadores  si  es  necesario.   Agua     decantada   Efluente   Recirculación  de  lodos   Alimentación   Se  produce  una  mejora  en  la  aireación  del  agua.  La  alimentación  de  agua  se   escalonada   gradúa  a  lo  lardo  del  tanque,  igualando  la  carga  másica.   Agua  decantada   Efluente   Recirculación  de  lodos  
    • Tratamientos  biológicos   Fangos  acIvos   El   tanque   de   aireación   consta   de   dos   partes:   el   tanque   de   floculación   y   el   Contacto  -­‐ tanque   de   estabilización.   En   este   ulImo   se   airea   el   fango,   agotando   las   estabilización   reservas  orgánicas.     Agua  decantada   Efluente   Recirculación  de  lodos   Procesos  convencionales  en  serie.  UIlizado  para  casos  con  altas  cargas  de   Doble  etapa   DBO5.  Se  obIenen  rendimientos  altos.   Aireación  1   Decantación  1   Aireación  2   Decantación  2  
    • Parámetros  para  el  dimensionado  
    • Tratamientos  biológicos   ReuIlización  de  las  aguas  tratadas   ReuIlización  de  aguas   Caracterización   Consideraciones   Técnicas  de  control   Técnicas  de   biológica   socio-­‐económicas   de  calidad   reuIlización   Problemas  de   Riesgos   contaminación   toxicológicos