7/27/2019 Introduccion Tratamiento Aguas Residuales
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INSTITUTO TECNOLOGICO DE SANTO DOMINGO
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCIONAGUAS RESIDUALES
ING. LEONARDO PEREZ G.
SANTO DOMINGO, D.N.2005
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INDICE GENERAL DE PRESENTACION
INTRODUCCIONPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAOBJETIVOS DEL PROYECTO
CAPITULO I RESEA HISTORICACAPITULO II AGUAS RESIDUALESCAPITULO III TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALESCAPITULO IV SISTEMAS BIOLOGICOS A IMPLEMENTAR
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INTRODUCCION
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El crecimiento poblacional y las crecientes actividades industriales en el mundo, han sido responsables de la alta
velocidad de generacin de polucin, las cuales deterioran el medio ambiente, agravan las condiciones de salubridad y
la calidad de vida.
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El crecimiento poblacional y las crecientes actividades industriales en el mundo, han sido responsables de la alta
velocidad de generacin de polucin, las cuales deterioran el medio ambiente, agravan las condiciones de salubridad y
la calidad de vida.
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El crecimiento poblacional y las crecientes actividades industriales en el mundo, han sido responsables de la alta
velocidad de generacin de polucin, las cuales deterioran el medio ambiente, agravan las condiciones de salubridad y
la calidad de vida.
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Las aguas que han sido utilizadas y que han perdido su calidad por la adicin
de elementos ajenos a ella, cambiando sus caractersticas fsicas y qumicas
por el resultado de su uso, son las aguas residuales. Se trata de aguas con un
alto contenido en elementos contaminantes, que a su vez, van a afectar
aquellos sistemas en los que son evacuadas.
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Cuando un vertido de agua residual sin tratar llega a un cauce, produce varios efectos sobre l:
1. Cubriendo la vegetacin de las riberas con residuos slidos gruesos, tales comoplsticos, restos de alimentos, etc.
2. Acumulacin de slidos sedimentables en el fondo, tales como arenas y materia orgnica, etc.
3. Por descomposicin de la materia orgnicaconsumo del oxgeno disueltoy formacin de compuestos amoniacales.
4. Formacin de malos olores poragotamiento del oxgenodisuelto.
5. Se registran grandes cantidades de microorganismos entre los que pueden haberelevado nmero de patgenos.6. Tambin es posible la presencia de contaminacin porcompuestos qumicos txicos o inhibidores de seres vivos.
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Casi todos los ros de la Repblica Dominicana que estn siendo usados como fuentes de agua potable estn
severamente contaminados. As mismo, los acuferos usados como fuentes de agua potable estn siendo contaminados
con plaguicidas, fertilizantes, y compuestos qumicos peligrosos. Algunos organismos han declarado que la mitad de
la poblacin dominicana recibe agua no apta para consumo.
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Mundial(datos de UNESCO)
Personas que carecen de acceso al agua potable. 1,000 millones 1.4 millones
En Rep. Dominicana(datos de OMS)
De la poblacin:
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Mundial(datos de UNESCO)
Personas que carecen de acceso al agua potable. 1,000 millones 1.4 millones
Personas que carecen de un saneamiento adecuado. 2,400 millones 1.8 millones
En Rep. Dominicana(datos de OMS)
De la poblacin:
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Mundial(datos de UNESCO)
Personas que carecen de acceso al agua potable. 1,000 millones 1.4 millones
Personas que carecen de un saneamiento adecuado. 2,400 millones 1.8 millones
Mortalidad anual en nios menores de cinco aos, 11 millones 10 mil(principalmente a causa de enfermedades evitables).
En Rep. Dominicana(datos de OMS)
De la poblacin:
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De todas las personas quemurieron solo por causa de infecciones diarreicasen 2001,
el 70% (1.4 milln) eran nios.
Nios
70%
Adultos
30%
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Aproximadamente tres cuartas partes de toda la contaminacin que llega a los
ocanos provienen de las actividades humanas en la tierra.
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Ms de la mitad de la poblacindominicana vive a menos de 160 kilmetros de las
costas, y nuestras poblaciones costeras estn creciendo rpidamente.
Aproximadamente el 90% de todos los residuos municipales e industriales sin
tratar son descargados en el mar, lo cual est ocasionando severas condiciones de
contaminacin.
Lo ms importante es reducir el flujo de contaminacin.
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Lo ms importante es reducir el flujo de contaminacin.
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Debido a la ausencia de plantas de tratamientos la contaminacin fecal u orgnica llega directamente a los ros y los
mares, y constituyen el caldo de cultivo ideal para las enfermedades cutneas, las infecciones urinarias, las otitis, y
dems.
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Se debepromover el tratamiento de las aguas residuales, para disminuir los niveles de contaminacin en las fuentes
receptoras y por ende los riesgos potencialespara la salud pblica y el ambiente acutico.
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Los primeros esfuerzos del hombre dentro de la Ingeniera Sanitaria fueron dirigidos a larecoleccin y transporte de las aguas residuales y no a su tratamiento.
El tratamiento y evacuacin de las aguas residuales slo recibe alguna atencin en Inglaterra,como resultado de las epidemias del clera de los aos 1848 y 1854 que produjeron ms de 25,000muertes.
A principios del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el vertidodirecto de desechos en los ros provocaba problemas sanitarios.
La sedimentacin, la precipitacin qumica y el filtro de arena intermitente fueron los primerosprocesosde tratamiento utilizados. Tambin se introdujo la fosa sptica como mecanismo para eltratamiento.
Los lodos activados, proceso de tratamiento biolgico aerobio, se remontan a 1882 cuando seinvestig en Inglaterra la aireacin de aguas negras en tanques para acelerar la oxidacin de lamateria orgnica. Este proceso fue desarrollado por Ardern y Lockett en 1914.
Hacia 1887 se establece en Estados Unidos la Estacin Experimental Lawrence, para el estudio deltratamiento de aguas de abastecimiento y aguas residuales. Las investigaciones efectuadas alldieron como resultado la adopcin de nuevos mtodos intensivos de tratamiento, que aun en la
actualidad son utilizados.
HISTORIA DEL DESARROLLO DE LA INGENIERIA SANITARIA ENTIEMPOS ANTIGUOS
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CAPITULO I RESEA HISTORICA
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CAPITULO I RESEA HISTORICA
Las primeras obras de alcantarillado en nuestra isla fueron construidas por Nicols de Ovando, entre 1502y 1509, en el rea de La Atarazana de la zona colonial, con descarga sobre el Ro Ozama.
En 1916 Santiago construa su acueductoy luego se iniciaba, en la parte alta de la ciudad, la construccindel alcantarillado sanitario.
Entre los aos 1926 y 1929 la firma Gonzlez Ferrer, de Puerto Rico, construye el primer acueducto deSanto Domingo desde el Ro Isa, afluente del Ro Haina (sistema de gravedad) y simultneamente seconstruye el alcantarillado sanitario descargando en el Mar Caribe.
Una gran matriz de 36" de dimetro fue colocada a lo largo de la Avenida Independencia, internndosecomo emisor submarino en el Mar Caribe en una longitud de unos 100 metros. Este gran programa estuvoa cargo de la firma Lock Joint Pipe Co, de Estados Unidos de Norteamrica.
A partir de 1954 y hasta 1961 se construa el alcantarillado sanitario de San Cristbal, cuya matrizdescargaba en el Mar Caribe, Boca de Nigua, fue la segunda ciudad del pas a la cual se le construyalcantarillado sanitario.
En 1959, la firma del Ing. Luis M. Bonnet prepar un Plan Maestro del Alcantarillado Sanitario de SantoDomingo.
En el ao 1962 surge el Instituto Nacional de Aguas Potables y Alcantarillados (INAPA).Entre 1966 y 1978 se construyen tanques Imhoff seguidos de filtros percoladores y lagunas facultativas.Mltiples sistemas con lagunas de aireacin seguidas por lagunas de acabado. Se inician procesos de
lodos activados con el uso de la aireacin extendida, terminando el tratamiento con clarificadores de flujoascendente y alta rata, con recirculacin de lodos.
EVOLUCIN HISTRICA DE LOS SISTEMAS SANITARIOS EN LAREPBLICA DOMINICANA
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Entre 1966 - 1978 se construyeron, entre otras:
1- Alcantarillado Sanitario de San Juan de La Maguana, con planta de tratamiento.2- Alcantarillado Sanitario de Puerto Plata,con planta de tratamiento.3- Alcantarillado Sanitario de La Vega,Laguna.4- Alcantarillado Sanitario de Higuey,Lagunas.5- Alcantarillado Sanitario de San Francisco de Macors,Lagunas.6- Alcantarillado Sanitario de San Pedro de Macors,Laguna.
7- Alcantarillado Sanitario de Saman,con Laguna.8- Alcantarillado Sanitario de Ban,con Lagunas.9- Alcantarillado Sanitario de Moca,con tratamiento.10-Alcantarillado Sanitario de Monte Cristi(Parcial) con tratamiento.11- En San Cristbal se construy una planta de tratamiento con Laguna, eliminando la lnea quellevaba al Mar Caribe las aguas negras.12- Expansin del Alcantarillado Sanitario de Santiago. Construccin de una gran planta de
tratamiento.13- Inicio de la construccin del Alcantarillado Sanitario de Barahona,con planta de tratamiento14- Alcantarillado Sanitario de Las Matas de Farfn,con tratamiento en Lagunas.15- Alcantarillado Sanitario de Salcedo,con Lagunas.
En el ao 1973, se cre la Corporacin del Acueducto y Alcantarillado de Santo Domingo (CAASD),
Con el desarrollo turstico se construyeron sistemas de alcantarillado sanitario en los polos en
desarrollo.
EVOLUCIN HISTRICA DE LOS SISTEMAS SANITARIOS EN LAREPBLICA DOMINICANA
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CAPITULO I RESEA HISTORICA
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La ciudad de Santo Domingo cuenta con:
27% de cobertura de alcantarillado sanitario. con una longitud estimada de 540 Km de redes.132,000 viviendas conectadas.
Se estima que 1.25 millones de habitantestiene servicio de alcantarillado sanitario.Slo el 10% de las aguas recolectadas por alcantarillado sanitario van a plantas de tratamiento(2.7%), no necesariamente recibiendo una depuracin adecuada.
Segn el (INDRHI), existen 35 sistemas independientes que descargan sus aguas residualesde la siguiente forma:
1 descarga a un afluente del Ozama.4 descargan al Ro Isabela.7 vierten sus aguas residuales al subsuelo.10 descargan al Ro Ozama.13 descargan al Mar Caribe.
SITUACIN ACTUAL INFRAESTRUCTURA SANITARIA DE LA CIUDAD DESANTO DOMINGO
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CAPITULO I RESEA HISTORICA
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Plantas de tratamiento existentes:
Cabe sealar que existen 13 plantas de diferentes modalidades de tratamiento, distribuidas entoda la geografa del Distrito Nacional, con una capacidad total instalada de depuracin es parauna poblacin de 190,000 habitantes aproximadamente. Sin embargo, se podra afirmar quede estas plantas, ninguna esta en funcionamiento en la actualidad.
Planta de: Estado:1. - "Las Caobas". Eliminada nunca funcion adecuadamente, la sustituir la planta de Guajimia.2. - "Los Tres Brazos". No esta funcionando, debe ser rediseada.3. - "Los Ros". Funcionando muy precariamente, la CAASD prev su ampliacin y rehabilitacin.4. - "Los Jardines". Funcionando precariamente, la CAASD prev su ampliacin y rehabilitacin.5. - "Lotes y Servicios". No esta funcionando.6. - "Salom Urea, en Sabana Perdida".No esta funcionando.
7. - "Hainamosa". No esta funcionando.8. - "Barrio INVI" en Los Alcarrizos. No esta funcionando.9. - "Urb. Villa Satlite". Funcionando precariamente.10. - "Barrio Obrero" de Los Alcarrizos.No esta funcionando.11. - "La Cinaga". Funcionando precariamente y generalmente se pasa sin tratamiento alguno.12. - "Caballona" en Los Alcarrizos. No esta funcionando.13. - "Boca Chica". En ampliacin.
SITUACIN ACTUAL INFRAESTRUCTURA SANITARIA DE LA CIUDAD DESANTO DOMINGO
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CAPITULO I RESEA HISTORICA
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CAPITULO II AGUAS RESIDUALES
Las aguas residuales son las aguas que han sido utilizadas y que han perdido su calidadpor la adicin de elementos ajenos a ella y que cambian sus caractersticas fsicas yqumicas, por el resultado de su uso.
Contaminantes Efectos causados por la descarga del
agua residual en aguas superficiales
Sustancias que consumen oxgeno
(MO* biodegradable).
Agotamiento del oxgeno, condiciones
spticas.
Slidos suspendidos Depsito de lodo; desarrollo de
condiciones anaerbicas.
Nutrientes: Nitrgeno
Fsforo
Crecimiento indeseable de algas y plantas
acuticas.
Microorganismos patgenos Comunicacin de enfermedades.
Materia txica
Metales pesados
Compuestos orgnicos txicos
Deterioro del ecosistema; envenenamiento
de los alimentos en caso de acumulacin.
Materia Orgnica refractaria(Difcil de degradar
biolgicamente)
Resisten el tratamiento convencional, peropueden afectar el ecosistema.
Slidos inorgnicos disueltos
Cloruros
Sulfuros
pH
Incremento del contenido de sal.
Olores; H2S Molestia pblica
Contaminantes en el agua residual
*MO: Materia orgnica. Fuente: Alaerts (1995)
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Tienen un origen: domsticoindustrialsubterrneo (infiltracin)
meteorolgico (pluviales)
Las aguas residuales domsticas son aquellas que se han utilizado en usos domsticos(inodoros, fregaderos, lavadoras, lavabos, fregaderos y baos).
Para conocer sus caractersticas, las mediciones ms comunes se basan en:el contenido en slidos.
la demanda bioqumica de oxgeno (DBO5).la demanda qumica de oxgeno (DQO).el pH.
La DBO5 es la cantidad de oxgeno empleado por los microorganismos a lo largo de un periodode cinco daspara descomponerla materia orgnica de las aguas residuales a una temperatura
de 20 C.
De modo similar, la DQO es la cantidad de oxgeno necesario para oxidarla materia orgnica pormedio de dicromato en una solucin cida y convertirla en dixido de carbono y agua.
El pHmide la acidez de una muestra de aguas residuales.
CAPITULO II AGUAS RESIDUALES
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Composicin media de las aguas residuales domesticas.Fuente: Metcalf & Eddy (1985).
AGUA RESIDUAL DOMESTICA
AGUA99.9%
SLIDOS0.1%
INORGANICOS30%
ORGANICOS70%
Protenas40-60%
Carbohidratos25-50%
Grasas10%
Detritos mineralespesados
Sales Metales
COMPOSICION
Las aguas residuales contienenslidos, lquidos y gases.
Los slidos segn su composicin pueden serorgnicos o inorgnicos y segn su presentacindisueltos, sedimentables, en suspensin o en flotacin.
Entre los gases se encuentran el oxgeno disuelto, el acido sulfhdrico, el anhdrido carbnico, elmetano, entre otros.
Por lo general, las aguas residuales urbanas llevan algunos lquidos voltiles como gasolinas,alcoholes, etc.
CAPITULO II AGUAS RESIDUALES
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COMPOSICIN TPICA DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS
ConcentracinConstituyente
Unid. Fuerte Media Dbil
Slidos Totales mg/1 1200 720 350Slidos Disueltos Totales mg/1 850 500 250
Fijos mg/1 525 300 145
Voltiles mg/1 325 200 105
Slidos Suspendidos mg/1 350 220 105
Fijos mg/1 75 55 20
Voltiles mg/1 275 165 80
Slidos Sedimentables ml/1 20 10 5
Demanda Bioqumica de Oxgeno mg/1 400 220 110Carbono Orgnico Total mg/1 290 160 80
Demanda Qumica de Oxgeno mg/1 1000 500 250
Nitrgeno (total en la forma N) mg/1 85 40 20
Orgnico mg/1 35 15 8
Amoniaco libre mg/1 50 25 12
Nitritos mg/1 0 0 0
Nitratos mg/1 0 0 0
Fsforo (total en la forma P) mg/1 15 8 4
Orgnico mg/1 5 3 1
Inorgnico mg/1 10 5 3
Cloruros mg/1 100 50 30
Alcalinidad (como CaC03) mg/1 200 100 50
Grasa mg/1 150 100 50
Sulfato mg/1 34 22 12
Coliformes totales N/100 ml 107 - 109 107 - 108 106 - 107
Compuestos orgnicos voltiles g/1 >400 100 - 400
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COMPOSICION BIOLOGICA
Organismosvivos
Animales
Vegetales
Mohos
Bacterias
AlgasVirus
Protozoarios
Metazoarios
Aerobias
Anaerobias
FacultativasAuttrofas
Parsitas
Saprofitas
CAPITULO II AGUAS RESIDUALES
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CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
Una vez claros los lmites de calidad del vertido y las garantas que ste debe cumplir, se
tiene en cuenta una amplia gama de variables tales como:
Tamao de la poblacin servida.Tipo de contaminacin.Variaciones de carga y caudal en el tiempo.Disposicin de los residuos generados.Capacidad de infiltracin del terreno.Costo del suelo.Impactoambiental.
La depuracin de las aguas residuales requiere una serie de operaciones que incluyenprocedimientos:
Mecnicos.Qumicos.Biolgicos.Fisicoqumicos.
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PROCESOS MECANICOS
Tanque de homogenizacin Disminuye los efectos devariaciones de caudal.
Cribado o rejilla Separa material grueso del agua, protegiendo los equipos deltaponamiento o interferencia causado por trapos, tarros y objetos grandes.
Desarenador Separa del agua cruda la arena, grava, partculas gruesas ensuspensin u otro material slido pesado, evitando depsitos en las obrasde conduccin, protegiendo las bombas de la abrasin y evitandosobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento.
Trampa de grasa Diseado para retener las grasas y aceites, previniendo el taponamiento
de las tuberas y el efecto deletreo que puedan tener ellas sobre laaccin bacterial y la sedimentacin del tratamiento posterior.
CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
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PROCESOS FSICO-QUMICOS
Coagulacin Consiste en dosificar en el agua un producto coagulante capaz de neutralizar la cargade los coloides y formar flculos.
Floculacin El coagulante introducido da lugar a la formacin del flculo, pero es necesario
aumentar su volumen, su peso y sobre todo su cohesin; para ello se efecta unadosificacin de floculante.
Sedimentacin El agua, despus de la dosificacin de coagulante y floculante, pasa atravs de unas conducciones tranquilizadoras, permitiendo que los flculos, por sumayor peso, sedimenten en el fondo.
Tratamient. de lodos Se realiza la digestin y estabilizacin del mismo, llevndolo de crudo a digerido.
Lecho de secado Proceso de secado de lodos. Buscan reducir el agua del lodo a menos de un 85%.Ocurre gracias al drenaje, la evaporacin y la transpiracin.
Desinfeccin Se realiza con la intencin de eliminar los microbios patgenos.El mtodo ms utilizado en nuestro pas es la cloracin.
CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
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PROCESOS BIOLOGICOS
Objetivos:
La coagulacin y eliminacin de los slidos coloidales no sedimentables y la estabilizacin de lamateria orgnica, siendo el principal objetivo reducir el contenido orgnico.
Clases de procesos biolgicos
Aerobios: Son realizados pormicroorganismos cuyo metabolismo tiene lugar enpresencia de oxgeno disuelto.
Anaerobios: Son realizados pormicroorganismos cuyo metabolismo se realiza enausencia de oxgeno.
Facultativos: Son indiferentes a la presencia de oxgeno disuelto.
CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
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PROCESOS BIOLOGICOS
Aerobios(presencia de oxgeno)
Anaerobios(ausencia de oxgeno)
Lodos Activados
Filtros percoladores
Lagunas de estabilizacin
Convencionales.
Mezcla completa.Aireacin por etapa o escalonada.Aireacin graduada.Aireacin modificada.Contacto y estabilizacin.Aireacin extendida (prolongada).Canal o zanja de oxidacin.Biodiscos.
Lagunas aerobias.Lagunas aireadas.Lagunas facultativas.
Baja carga o convencionales, sinrecirculacinAlta carga, con recirculacin.
Fosa sptica
Tanque Imhoff
Lagunas anaerobias
Reactores anaerobios
Los ms conocidos:Sistema de Contacto de fangos.Sistema de Lecho de fangos o lecho suspendido.Sistema de Lecho fijo o filtro.Sistema de Lecho extendido y fluidizado.
Los biodiscos son como una combinacin de los procesos de lodos activados y filtros percoladores, siendo la diferencia con esteltimo proceso, que los microorganismos son pasados a travs del agua residual y no stas a travs de los microorganismoscomo en el filtro percolador.
CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
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PROCESOS BIOLOGICOS
Aerobios(presencia de oxgeno)
Anaerobios(ausencia de oxgeno)
RESULTADOS COMPARATIVOS ENTRE LOS PROCESOS BIOLGICOSAEROBIOS Y ANAEROBIOS
-Baja produccin de lodos.-Menores costos de operacin.-No requiere de energa.-Acepta altas cargas orgnicas.-Requerimiento bajo de nutrientes.-Se requiere pequea rea superficial.-95% de C es convertido en biogas; 5% estransformado en biomasa microbiana.-90% de la energa es retenida como CH4, 3-5%
es perdido como calor, 5-7%es almacenada en labiomasa.-Degrada compuestos policlorados.-Largos periodos de arranque.-Las bacterias anaerobias son muy susceptiblesde inhibicin.
-Mayor eficiencia de remocin.
-Periodos de arranque cortos.-Tecnologa establecida.-Requerimiento de grandes reas, noen el caso de los biodiscos.-50% de C es convertido en CO2, 40-50% esincorporado dentro de la masa microbiana.-60% de la energa es almacenada en la nuevabiomasa, 40% es perdido como calor.
-Requerimiento de energa para aireacin.-Limitacin de cargas orgnicas.-Sensible a economa de escala.
La digestin anaerobia normalmente requiere de un adecuado post-tratamiento para la remocin
de la DBO remanente, amonio y compuestos de mal olor.
CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
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No todas las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) son iguales, ni cumplenlas mismas especificaciones.
Criterios importantes para la seleccin de tratamientos de aguas residuales
1. El mtodo debe proveer una eficiencia de tratamiento en la remocin.
2. La estabilidad del sistema respecto a interrupciones en la fuente de energa, picos decarga, interrupcin en la alimentacin y/o contaminantes txicos.3. La flexibilidad del proceso con respecto a la escala a la cual es aplicada, posibilidadesde ampliacin y posibilidad de mejorar la eficiencia.4. El sistema debe sersimple en su operacin, mantenimiento y control.5. Bajo requerimiento de rea.
6. Bajo nmero de etapas de procesos (diferentes) requeridos.7. El tiempo de vida del sistema debe ser largo.8. Disposicin del lodo.9. No debe ser acompaada con mal olory problemas de malestar en la gente.10. Disponer de experiencia en el manejo del sistema.
CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES
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