Este documento describe los fundamentos y métodos de los tratamientos biológicos de aguas residuales. Explica que los tratamientos biológicos usan microorganismos para descomponer la contaminación orgánica en el agua. Detalla varios procesos biológicos como lechos bacterianos, reactores biológicos rotativos y secuenciales, y fangos activos.

1. Tratamientos
biológicos
en
la
depuración
de
aguas
residuales
Introducción
a
la
Ingeniería
Ambiental
Pablo
Marrero
Navarro

2. 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

3. 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

4. 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

5. Introducción
Tipos
de
aguas
*mg/l

6. Introducción
Tipos
de
aguas
Depende
de
la
acIvidad
de
la
industria
Aguas
Pretratamiento
necesario
industriales
Ácidos
Sustancias
tóxicas
Bases
Detergentes
Grasas

7. Introducción
Tipos
de
aguas
Depende
de
la
acIvidad
Pretratamiento
necesario
Aguas
agrícolas
FerIlizantes
Sustancias
tóxicas
Biocidas
EsIércol

8. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Sólidos
y
microorganismos
Materia
oxidable
biológicamente
Oxígeno
disuelto
Parámetros
de
Nitrógeno
contaminación
Fósforo
Cloruros
Grasas
pH

9. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Sólidos
disueltos
Sedimentables
Sólidos
en
suspensión
No
sedimentables
Sólidos
Orgánicos
Inorgánicos

10. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Parásitos
Forma
de
alimentarse
Saprófitos
Microorganismos
Aerobios
Obtención
de
oxígeno
Anaerobios
FacultaIvos

11. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Fuente
energéIca
Captación
superficial
Fotosíntesis
algas
Oxígeno
Aumenta
Descenso
temperatura
Dilución
Disminuye
Reacciones
metabólicas
Aumento
temperatura
Reacciones
químicas

12. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Indicador
fundamental
de
contaminación
Perjudicial
para
la
vida
Nitrógeno
marina
Beneficioso
para
usos
agrícolas
Amoniaco
Fuentes
Nitritos
Nitratos

13. 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

14. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Se
presenta
en
forma
de
Cl-­‐
Determina
la
intrusión
marina
Cloruros
Influye
en
la
salinidad
Indicador
de
posibles
verIdos
industriales

15. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Impiden
la
captación
de
O2
Forman
flóculos
Grasas
Necesitan
pretratamientos
Indicador
de
posibles
verIdos
industriales

16. Introducción
Parámetros
de
contaminación
Procesos
biológicos:
6,2
–
8,5
pH
Aguas
urbanas
≈
7
Indicador
de
posibles
verIdos
industriales

17. 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

18. 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

19. Pozos
de
gruesos
Rejas
de
desbaste
Tamizador
Dilaceración
Desarenado
Desengrasado

20. Introducción
Tratamientos
de
una
depuradora
Tratamientos
primarios
o
esico-­‐químicos
Decantación
Desorción
Neutralización
Filtración
Desengrasado
primaria

21. Coagulación-­‐floculación
Decantador
primario
Eliminación
flóculos

22. Introducción
Tratamientos
de
una
depuradora
Tratamientos
secundarios
o
biológicos
Contactores
biológicos
Reactor
biológico
Lechos
bacterianos
Fangos
acIvos
rotaIvos
secuencial

23. Introducción
Tratamientos
de
una
depuradora
Tratamientos
terciario
Técnicas
de
Se
aplican
técnicas
Técnicas
de
separación
desinfección
Tratamiento
Tratamiento
primario
secundario
Cloración
Ác.PeracéIco
UV

24. 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

25. 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

26. 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:
!"#! !!!!"! !"" !"#! !!!!"! !""
! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! !
!!"!#$ !!!!"! ! !!"!#$ !!!!"! !

27. 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

28. 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.

29. Funcionamiento
Lecho
bacteriano
Medio
soporte

30. Tratamientos
biológicos
Lechos
bacterianos
C
D
H
A
B

31. 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.

32. Tratamientos
biológicos
Contactores
biológicos
rotaIvos

33. Biodisco
CBR
descubierto
Instalación
CBR

34. 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

35. Llenado
Mezclado
Aireación
25
%
Fase
inacIva
Vaciado
Sedimentación

36. 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

37. 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

38. 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

39. Parámetros
para
el
dimensionado

40. 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