Métodos de tratamiento

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Sandra Rocío Godoy Acuña
hace 7 años
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2 Métodos de tratamiento Qué es el tratamiento del agua? Es someter al liquido a una serie procedimientos, que en el ámbito de la ingeniería de procesos se denominan operaciones y procesos unitarios, los cuales permiten modificar las características físicas, químicas y biológicas, para llevarlas a un estándar de calidad.

3 Operaciones y procesos unitarios OPERACIONES UNITARIAS: Cada una de las acciones necesarias de transporte, separación y/o transformación que solo impliquen cambios físicos. SEPARACIÓN TAMIZADO SEDIMENTACIÓN FLOTACIÓN FILTRACIÓN DESORCIÓN PROCESOS UNITARIOS. Mecanismos de transformación de los componentes moleculares, que implican cambios en su estructura química, los cuales solo pueden ocurrir dentro de un sistema con condiciones termodinámicas e hidrodinámicas especificas. Al equipo donde se desarrollan estas reacciones químicas se le denomina reactor. Las reacciones químicas mas utilizadas son: oxidación, nitración, polimerización, esterificación, etc. OXIDACIÓN QUIMICA BIOQUIMICA

4 Características físicas químicas y biologicas del agua residual doméstica Clasificación Actividad que la incorpora Caracteristicas físicas Arenas y arcillas Sólidos flotantes Lavado de patios y arrastre por agua de lluvia Arrastre de basura Características químicas Orgánicos Detergentes Grasas y aceites Orgánicos sintéticos Descarga de inodoros, lavados de cocinas Lavado de ropa y de lavado de utensilios de cocina Higiene personal, y de cocina Derrame de artículos de sustancias de limpieza y medicinas Inorgáncos Sales disueltas Metales pesados Compuestos de nitrogeno Compuestos de fósforo Lavado de utensilios y vertido de alimentos Pueden venir de baterias, y residuos de limpieza Descarga de inodoros Lavado de ropa y de lavado de utensilios de cocina Gases Oxigeno Aácido sulfúrico Metano Nitrogeno amoniacal Bioxido de carbono Disuelto en forma natural Descomposición de la materia orgánica Descomposición de la materia orgánica Descomposición de la materia orgánica Descomposición de la materia orgánica Caracteristicas biológicas Bacterias Virus Protozoarios Nemátodos Descarga de heces fecales Descarga de heces fecales Descarga de heces fecales Descarga de heces fecales

Características físicas, químicas y biológicas Caracteristica Componentes moleculares Forma de medición global e indirecta, parámetros analíticos Carbohidratos, proteinas, ácidos orgánicos DQO DBO 5

5 Características físicas, químicas y biológicas Caracteristica Componentes moleculares Forma de medición global e indirecta, parámetros analíticos Carbohidratos, proteinas, ácidos orgánicos DQO DBO 5 COT SSV SDV Demanda quimica de oxigeno Demanda bioquimica de oxigeno Carbon orgánico total Sólidos suspendidos volatiles Sólidos disueltos volátiles Detergentes Dodecil benceno, sulfato alquil benceno lineal SAAM Sustancias activas al azul de metileno Grasas y Aceites Hidrocarburos, ácidos grasos Gy A Grasas y aceites Dureza Dureza total: calcio y magnesio Alcalinidad Alcalinidad total Sales disueltas Carbonatos, bicarbonatos, cloruros Conductividad SDT SDF NTK Conductividad electrica Sólidos disueltos totales Sólidos disueltos fijos Nitrogeno total kjeldal NH 3 Nitrogeno amoniacal Compuestos de nitrogeno Amoniaco, nitritos y nitratos NO 2 NO 3 CT CF o CTT Virus Nitritos Nitratos Coliformes totales Coliformes fecales o termotolerantes Partículas virales Biologicas Patógenos como, Bacterias, virus, protozarios, y nemátodos Protozoarios Helmintos Quistes de protozoarios Huevos de helmintos

6 Patogenos Operaciones y procesos unitarios Característica Forma de asociación con el agua Operaciones y procesos unitarios para su remoción Arenas y arcillas Sedimentable Sedimentacion Material flotante Suspendida Tamizado por rejillas Grasas y aceites Emulsión Flotación Suspendida Sedimentación y o filtración Química Disuelta Oxidación Bioquímica Química Detergentes Disuelta Oxidación Bioquímica Oxidación Química Compuestos de nitrogeno Disuelta Bioquímica Desorción Bacterias Química Oxidación Virus Bioquímica Biologicas Protozoarios Suspendida Oxidación Química Ultrafiltración Nemátodos Sedimentación y o filtración

7 Conversión biológica - Oxidación bioquímica Degradación de sustrato Sustancias minerales, CO 2, CH 4, H 2, PO 4-3, NH 4+, energy en el agua (= substrato) Energía Decaimiento Nuevas células (lodo) Síntesis

8 Oxidación bioquímica Metabolismo aerobio Residuos oxidables Oxígeno Residuo de bacterias Nuevas bacterias Materia orgánica Bacterias aerobias CO 2 + H 2 O + NH 3 + Energía Nuevas células (biomasa) Energía Productos finales Residuo orgánico Respiración endógena Síntesis Biomasa Residuo no biodegradable

9 Oxidación bioquimica con bacterias aerobias OXIDACIÓN BIOQUIMICA CON BACTERIAS AEROBIAS La materia orgánica biodegradable es usada como sustrato para el crecimiento bacteriano. DQO/DBO + O 2 = nuevas células + CO 2, H 2 O, PO 4-3, NH 4+, energía Ej., 3C 6 H 12 O 6 + 8O NH 3 = 2 C 5 H 7 NO 2 +8CO H 2 O El sustrato como DBO soluble e insoluble es convertido en masa microbiano nueva a una tasa específica de: r Su = ds/dt =µ*x/y

10 Oxidación química metabolismo anaerobio donante de hidrógeno Bacteria anaerobia CH 4 + CO 2 NO - 3 SO = 4 CO 2 B -anaerobia B -anaerobia B -anaerobia N2 H 2 S CH 4 + H 2 O Materia orgánica particulada Enzimas extracelulares Materia orgánica disuelta Bacterias Formadoras de ácidos Ácidos orgánicos Alcoholes, H 2, CO 2 Ácidos orgánicos Alcoholes, H2, CO2 Biomasa del metano Biomasa CH 4 + CO 2 + H 2 O + H 2 S Biomasa

11 Reacciones bioquimicas Reductor Oxidante (aceptor final de e) Productos Organismo H 2 O 2 H 2 O Bacteria del hidrógeno H 2 SO 4 = H 2 O + S = Desulfovirbio Compuestos orgánicos O 2 CO 2 + H 2 O Bacterias, plantas y animales NH 3 O 2 NO H 2 O Bacteria nitrificante NO - 2 O 2 NO H 2 O Bacteria nitrificante Compuestos orgánicos NO - 3 N 2 + CO 2 Bacteria desnitrificante Fe ++ O 2 Fe +3 Ferrobacillus S = O 2 SO = 4 + H 2 O Thiobacillus

12 Condición oxido - reducción Condición Donador de electrón Aceptor final de electrón Aerobia o inorgánica O2 Anóxica Materia inorgánica NO3-, NO2- Anaerobio o inorgánica, HCO 3-. SO 4-2

13 Patogenos Métodos de tratamiento Característica Operaciones y procesos unitarios para su remoción Sistema a ser empleado en el tratamiento del agua Material flotante Tamizado por rejillas Rejillas Arenas y arcillas Sedimentación Desarenadores Grasas y aceites Flotación Trampas de grasa suspendida Sedimentación Sedimentación primaria disuelta Biologicas Detergentes Carbonacea Nitrogenada Bacterias Virus Protozoarios Nemátodos Química Cloración, ozonación Oxidación Aerobia Bioquimica Anaerobia Anoxica Química Cloración Oxidación Bioquimica Digestión endógena Oxidación Química Cloración Ultrafiltación Ultrafiltración Sedimentación Sedimentación y /o filtracióni Filtración en arena

14 Patogenos Métodos de tratamiento Característica Sistemas empleados en el tratamiento de agua Clasificación convencional Material flotante Arenas y arcillas Aceites y grasas Rejillas Desarenadores Trampas de grasa Pre tratamiento suspendida Sedimentación primaria Primario disuelta Biologicas Bacterias Virus Protozoarios Nemátodos Oxidación bioquimica Oxidación bioquimica Cloración Cloración Ultra filtración Aerobia Anaerobia Anoxica Digestion endógena Filtración en arena Secundario Desinfección Terciario

15 Métodos de tratamiento Clasificación convencional Nombres convencionales de los procesos y operaciones unitarias mas usadas en el tratamiento de agua Pretratamiento Primario Rejas o tamices Desarenadores Tanques sépticos Tanques Inhoff Sedimentador primario Operación manual Operación mecánica Flujo horizontal Con areación Centrífugos Aerobio Reactores de medio fijo Filtros percoladores Biodiscos Reactores de biomasa suspendida Reactor de lodos activados Secundario Anaerobio Reactores anaerobios Laguna anaerobia Reactor anaerobio de flujo ascendente Desinfección Consorcio bacteriano Lagunas de estabilización Humedales Lagunas de maduración Tanques de contacto de cloro Lagunas facultativas Flujo superficial Flujo sub superficial

16 Eficiencias esperadas Característica Materiales flotantes, arcillas y arenas suspendida disuelta Organismos patógenos Remocion esperada Nombres convencionales de los procesos y operaciones unitarias de mas usados en el tratamiento de agua materia orgánica (%) Rejas o tamices operación manual operación mecánica Flujo horizontal Desarenadores Con aireación Centrífugos Tanques sépticos Tanques Imhoff Sedimentador primario Reactores de medio Filtros percoladores Aerobio fijo Biodiscos Reactores de Reactor de lodos biomasa suspendida activados Laguna anaerobia Anaerobio Reactores anaerobios Reactor anaerobio de flujo ascendente Remocion esperada de patogenos (%) Lagunas de Lagunas facultativas estabililzacion Consorcio bacteriano Flujo superficial Humedales Flujo subsuperficial Lagunas de maduración Tanques de contacto de cloro 99 99

17 Costos estimados de operación y mantenimiento Característica Materiales flotantes, arcillas y arenas suspendida disuelta Organismos patógenos Nombres convencionales de los procesos y operaciones unitarias mas usados en el tratamiento de agua Costos de operación y mantenimiento $/m 3 Rejas o tamices operación manual operación mecánica Flujo horizontal Desarenadores Con aireación Centrífugos Tanques sépticos Tanques Imhoff Sedimentador primario Reactores de medio Filtros percoladores 0,86 Aerobio fijo Biodiscos 0,86 Reactores de biomasa Reactor de lodos suspendida activados 1,49 Laguna anaerobia 0,21 Anaerobio Reactores anaerobios Reactor anaerobio de flujo ascendente 0,1 Lagunas de Lagunas facultativas estabililzacion 0,21 Consorcio bacteriano Flujo superficial Humedales Flujo subsuperficial 0,2 Lagunas de maduración 0,21 Tanques de contacto de cloro

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