EVALUACIÓN DE UN PROTOTIPO DE PLANTA DE TRATAMIENTO IN SITU DE AGUAS RESIDUALES PARA CASAS HABITACIÓN

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1 EVALUACIÓN DE UN PROTOTIPO DE PLANTA DE TRATAMIENTO IN SITU DE AGUAS RESIDUALES PARA CASAS HABITACIÓN Juan Manuel Morgan-Sagastume*, Sebastien Prunier y Adalberto Noyola Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México, Apdo.Postal ; 04510, Ciudad Universitaria, Coyoacan, México D.F., México. FAX (5) * jmms@pumas.iingen.unam.mx RESUMEN Se llevó a cabo la evaluación de un prototipo de planta de tratamiento para casas habitación. La planta de tratamiento consta de un compartimiento receptor de aguas residuales provenientes de una fosa séptica, de dos filtros anóxicos puestos en serie y de una zona empacada aireada con 5 compartimientos en serie para la nitrificación del efluente anóxico. Se establece una corriente de recirculación entre el medio aerobio y el anóxico a través de un sistema airlift. La planta de tratamiento está diseñada para remover materia orgánica disuelta y en suspensión además de nitrógeno con bajos requerimientos energéticos y altas eficacias de tratamiento.. Bajo las condiciones específicas de operación de la planta se observó una remoción mayor al 90% en la DQOt, y en los SST y 60% en el nitrógeno total. Para este caso, se estableció un tiempo máximo de 6 meses para efectuar la purga de lodos acumulados en la planta. La planta funciona con un solo compresor de diafragma con una potencia de 60 W. La planta de tratamiento presenta características que permite una fácil instalación y operación en casas habitación INTRODUCCIÓN En los países latinoamericanos existe el grave problema de la disposición de las aguas residuales generadas en centros urbanos, industriales y agrícolas. En el caso de las aguas residuales domésticas, el problema se agrava al no contar parte de la población con drenaje, situación que se presenta cuando éste tiene un alto costo de construcción por la naturaleza del terreno o cuando las zonas pobladas crecen a una tasa mayor que los servicios de urbanización. Bajo las condiciones sociales y económicas así como las ambientales, el medio latinoamericano exige que se consideren en el diseño de micro plantas de tratamiento los siguientes rubros: Que la planta de tratamiento posea dimensiones que permitan su instalación y operación a nivel unifamiliar y con márgenes de crecimiento en caso de incremento en el gasto domiciliario. La planta de tratamiento deberá ser económica en su inversión y sobretodo en los recursos destinados a su operación y mantenimiento. Que opere con eficacias tales que cumpla con la normatividad vigente. Que las condiciones de mantenimiento preventivo y correctivo sean mínimas y puedan ser efectuadas en su mayor parte por los propios usuarios. Que la planta de tratamiento no provoque molestias al usuario en relación con ruido, proliferación de insectos y malos olores. Que cuando se requiera, y con mínima complejidad adicional, pueda producir un agua con calidad adecuada para reúso El objetivo del trabajo fue diseñar, construir y operar un prototipo de planta de tratamiento de aguas residuales para ser aplicada in situ al control de las descargas líquidas de casas habitación y con ello obtener y evaluar las principales variables de diseño del prototipo así como tratar de dar cumplimiento a las especificaciones generales mencionadas. Se presentan resultados que resuelven gran parte de los problemas encontrados en una investigación anterior (Marquez et al., 1998). 1

2 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Diseño conceptual de la planta de tratamiento El diseño contempla la combinación de dos medios biológicos: el anaerobio y el aerobio. La planta de tratamiento consta de 4 regiones de tratamiento, es decir, una zona de entrada de aguas residuales, dos reactores desnitrificantes tipo filtro anaerobio puestos en serie, un filtro aerobio sumergido nitrificante dividido en 5 zonas en serie y un sedimentador secundario. Todas esta zonas son integradas en un diseño compacto bajo una geometría cilíndrica que permite condiciones hidrodinámicas adecuadas, ahorro de espacio y estabilidad estructural (Figura 1). a) Zona de entrada de aguas residuales. En esta zona se retienen los sólidos sedimentables contenidos en el agua residual para su almacenamiento y digestión. Esta zona recibe la descarga de agua residual proveniente de una fosa séptica convencional que se recomienda instalar en el tren de tratamiento. En ella se lleva a cabo la separación de grasas y aceites, la sedimentación de sólidos y la degradación parcial de la materia orgánica. Además, posee la función de homogeneizar el agua residual previo a su ingreso a los compartimientos tipo filtro anaerobio. b) Zona desnitrificante tipo filtro anaerobio. Una vez que el agua residual atraviesa la zona de entrada de aguas residuales, ingresa a la zona desnitrificante constituida por dos reactores tipo filtro anaerobio puestos en serie en donde se removerá en un 60 a 70 % el contenido de material orgánico del agua residual; el empaque utilizado son anillos de plástico. c) Filtro sumergido nitrificante. Después de la zona desnitrificante, el agua ingresa a una cámara aireada empacada con anillos de plástico. Esta zona empacada está dividida en 5 secciones puestas en serie.(figura 1) que permiten la circulación del agua alternando flujos ascendentes y descendentes con una tendencia a condiciones de flujo pistón. La aireación se proporciona por medio de un compresor de diafragma silencioso y de bajo mantenimiento. d) Zona de sedimentación. En esta zona se eliminan los sólidos suspendidos provenientes de la zona aerobia nitrificante, previo a la salida del agua tratada. e) Recirculación de agua. Se establece una corriente de recirculación de agua entre el sedimentador y el primer filtro anaerobio con el objeto de suministrar nitrógeno oxidado a la zona desnitrificante y de recircular biomasa con fines de digerirla. La recirculación de agua se lleva a cabo por medio de un sistema airlift accionado por el mismo compresor de aire. Adicionalmente, la planta posee tubos localizados para facilitar la purga de los lodos acumulados mediante succión. Materiales El prototipo posee un volumen neto total de 1016 L con una capacidad de tratamiento de 1 a 2m 3 /d (de 5 a 10 personas). La planta de tratamiento está calculada para el manejo de agua residual doméstica con concentraciones típicas de DQO, DBO 5 y SST de 500, 220 y 220 mg/l respectivamente. La planta de tratamiento fue fabricada en fibra de vidrio y acoplada en un tinaco de polietileno de alta densidad de 1100 L para proporcionar firmeza a su estructura.. En el compartimiento correspondiente a la entrada de agua residual se introdujo una malla gruesa de material plástico con el objeto de retener sólidos gruesos. El empaque utilizado en el filtro sumergido aerobio y en los filtros anaerobios fue el constituido por anillos de plástico con una relación área volumen del orden de 100 m 2 /m 3. Para recircular el agua tratada entre las zonas desnitrificante y nitrificante se utilizó un tubo de PVC de 1 de diámetro. Tanto para airear la planta como para accionar el airlift se utilizó un compresor de diafragma de 60 W de potencia. 2

3 Zonas aerobias nitrificantes Zonas anaerobias desnitrificantes Tubos para purga de lodos Zonas aerobias nitrificantes Entrada de agua residual Recirculación de agua Salida de agua tratada Tubos para purga de lodos FIGURA 4 Figura 1 Vista del prototipo Método La planta de tratamiento fue instalada en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Ciudad Universitaria de la UNAM, en donde, bajo condiciones controladas de operación, fue posible determinar lo siguiente: La remoción de materia orgánica bajo condiciones de flujo constante y variable La remoción de nitrógeno bajo condiciones de flujo constante y variable La operación del sistema de recirculación de agua entre los compartimientos aerobios y anaerobios La operación del sistema de aireación La producción de lodo La remoción de materia orgánica y nitrógeno con la presencia de detergente Con el objeto de controlar y dar seguimiento a la operación de la planta de tratamiento se efectuaron rutinariamente los siguientes análisis fisicoquímicos: demanda química de oxígeno total (DQO t ), demanda química de oxígeno soluble (DQO s ), sólidos suspendidos totales (SST), sólidos suspendidos volátiles (SSV), sólidos suspendidos fijos (SSF), nitrógeno total Kjeldahl (N-NTK), nitrógeno amoniacal (N-NH 4 + ), nitratos (N-NO 3 - ), nitritos (N-NO 2 - ), oxígeno disuelto, alcalinidad y ph. Los análisis fisicoquímicos rutinarios fueron realizados de acuerdo con los métodos estándar (APHA, AWWA, WPCF, 1989). Flujos aplicados y simulación de la descarga de aguas residuales de una casa habitación 3

4 La planta de tratamiento fue operada con distintos caudales de agua residual y de recirculación de agua entre las zonas aerobia y anóxica. Las fechas y los caudales se especifican en la Tabla 3.1. TABLA 1 FLUJOS DE AGUA RESIDUAL Y DE RECIRCULACIÓN UTILIZADAS A LO LARGO DE LA EXPERIMENTACIÓN Fechas de inicio Flujo de agua residual (m 3 /d) Recirculación de agua (m 3 /d) 21/04/ /05/ /06/ /07/ /08/ /08/ /09/ /10/97 Simulación 2 06/03/98 al 22/04/98 1 (con detergentes) 2 El flujo de simulación que se utilizó en la etapa experimental correspondiente se presenta en la Figura Flujo (m3/d) Horas del dia Figura 2 Simulación de la descarga de aguas residuales de una casa habitación aplicada durante la experimentación (Flujo promedio diario 1.3 m 3 /d). 4

5 RESULTADOS Eficacia de remoción de DQOt y SST. En las Figuras 3 y 4 se presentan las variaciones de la DQOtotal, y SST respectivamente en función de la variación de caudales efectuados durante la experimentación. 700 flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d 600 flujo: 8m 3 /d flujo: 5m 3 /d flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d flujo: simulación detergentes 500 mg/l 400 DQO(t) 1 DQO(t) 2 DQO(t) /04/97 05 /05/97 06/06/97 15/07/97 05/08/97 22/08/97 23/09/97 31/10/97 06/03/98 datos 22/04/98 Figura 2. Variación de DQOt bajo distintas condiciones de operación en la entrada de aguas residual (1), en la salida de filtro anaerobio desnitrificante (2) y en la salida de la planta de tratamiento (3). 5

6 1000 flujo: 5m 3 /d 900 flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d flujo: 8m 3 /d flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d flujo: simulación detergentes mg/l 500 SST (1) SST (2) SST (3) /04/97 05 /05/97 06/06/97 15/07/97 05/08/97 22/08/97 23/09/97 31/10/97 06/03/98 datos 22/04/98 Figura 3. Variación de SST bajo distintas condiciones de operación en la entrada de aguas residual (1), en la salida de filtro anaerobio desnitrificante (2) y en la salida de la planta de tratamiento (3). Como es posible observar en las Figuras 2 y 3, las eficacias de remoción de DQOt, para el flujo de diseño correspondiente a 1 m 3 /d, se encuentran por arriba del 90%. Se experimentó con el doble del flujo de diseño manteniendo constante la tasa de recirculación de 1:2, donde se observó una eficacia de remoción promedio del 80%. En el siguiente experimento, la planta fue sometida a una carga hidráulica alta correspondiente a 8 veces la carga hidráulica de diseño, obteniéndose con ello un promedio de eliminación de DQOt de 65% y con disminuciones en la eficacia de remoción de DQOt hasta 40%. El porcentaje de eliminación de SST, independientemente de la condición de flujo utilizada, a excepción de la de 8 m3/d, fue superior al 90%. En la Figura 3, es posible observar un incremento exponencial en la concentración de sólidos en el efluente (2) correspondiente a la salida de la zona desnitrificante. Esto se explica por la acumulación de sólidos en el compartimento al cabo de 6 meses de operación. La planta fue purgada en ese momento (dato 90 en la Figura 3) reflejado ésto en el decremento repentino de la concentración de SST en la salida de la zona desnitrificante. El comportamiento de la planta de tratamiento con el flujo de simulación de agua correspondiente a una casa habitación fue similar al comportamiento presentado con el flujo de diseño, lo que implica que la planta de tratamiento tiene la capacidad de absorber las variaciones bruscas en el caudal y carga orgánica, requisito indispensable para la aplicación de la planta en una casa habitación. En la fase final de la experimentación, se evaluó la respuesta de la planta sobre la remoción de DQOt en presencia de altas concentraciones de detergentes. Para ello se utilizó una cantidad de detergente equivalente al doble de la utilizada por una lavadora doméstica de ropa. Bajo estas condiciones, la remoción de DQOt no fue sensiblemente afectada. 6

7 La zona de filtros anaerobios se caracterizó por una constante expulsión de sólidos a razón de10±10 kg SST por semana como promedio, los cuales ingresan a la zonas aerobia. Por otro lado, al considerar un balance de SST sobre un sistema que abarca toda la planta de tratamiento sin considerar la degradación y generación de lodo dentro del sistema sino únicamente su acumulación, se encuentra que la planta de tratamiento acumula 1.35±1.09 kg SST por semana. La planta de tratamiento fue purgada en la semana 38, tanto en la parte aerobia como en la anaerobia, encontrándose 4.5 kg de SST en la totalidad de la planta como materia en suspensión y sedimentada. Es claro que la planta de tratamiento, además de depurar el agua residual, digiere parcialmente el lodo producido en y adicionado a la planta de tratamiento. La digestión del lodo se lleva a cabo fundamentalmente en los primeros compartimientos de la zona aerobia. Si a lo largo de 38 semanas, teóricamente se acumularon 70 kg de SST y al purgar la planta de tratamiento se encuentran 4.5 kg de SST (2 kg de SST en la zona aerobia y 2.5 kg en la anaerobia) significa una capacidad de reducción de lodo suspendido del 94%. A continuación se muestra en la Tabla 2 la caracterización parcial del lodo sedimentado en distintas partes de la planta de tratamiento. TABLA 2 CARACTERIZACIÓN PARCIAL DEL LODO SEDIMENTADO EN DISTINTAS PARTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO Lugar SSV (%) SSF (%) Vel. máx de sedimentación IVL (ml/g SST) (m/h) Zona de recepción Zona anaerobia Zona aerobia Sedimentador Con la información de la Tabla 2 es posible determinar el volumen de lodo extraído. Al término de 38 semanas de operación (9.5 meses) se extrajeron 76.5 litros de lodo sedimentado en la zona anaerobia y litros de lodo sedimentado en la sección aerobia, que dan un total de litros. En la Figura 4 se observa la biomasa adherida al empaque en la zona aerobia. Figura 4 Fotografía que muestra la biomasa desarrollada sobre el empaque correspondiente a la zona aerobia de la planta de tratamiento. 7

8 Remoción de nitrógeno En la Figura 5 y 6 se presenta la variación de N-NH 4 + y de N-NOx - en la entrada y salidas de la zona anaerobia y de la planta, respectivamente. 70 flujo: 5m 3 /d flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d 60 flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d flujo: simulación detergentes flujo: 8m 3 /d 50 mg/l 40 NH4 (1) NH4 (2) NH4 (3) /04/97 05 /05/97 06/06/97 15/07/97 05/08/97 22/08/97 23/09/97 31/10/97 06/03/98 22/04/98 datos Figura 5. Variación de NH 4 + bajo distintas condiciones de operación en la entrada de aguas residual (1), en la salida de filtro anaerobio desnitrificante (2) y en la salida de la planta de tratamiento (3). La eliminación de nitrógeno se lleva a cabo a través de la interacción entre las zonas aerobia y anaerobia de la planta de tratamiento, efectuada por la recirculación de agua. La tasa de recirculación de diseño es de 1:2 por lo que corresponde a un flujo de 2 m 3 /d. Para el flujo de diseño (1 m 3 /d) se presentan remociones de N-NH + 4 cercanas al 100%, inclusive para un flujo de 2 m 3 /d. Sin embargo, y como es de esperarse, la capacidad de nitrificación decae al manejar flujos tan altos como 8 m 3 /d. Para el flujo de diseño, en el agua tratada se obtienen concentraciones de N-NH menores a 5 mg/l y una concentración de nitrógeno oxidado (N-NO 3 + N-NO - 2 ) menor a 20 mg/l. La concentración de oxígeno disuelto en las cámaras aerobias osciló entre 2 y 4 mg/l. La remoción global de nitrógeno total en la planta se encuentra entre 60 y 70%. Un mayor flujo de recirculación incrementaría en principio estos valores, pero también incorporaría más oxígeno disuelto a las zonas anóxicas, lo cual afectaría la desnitrificación. La tasa de recirculación de agua fue fijada considerando los resultados obtenidos por Morgan-Sagastume et al., (1994). 8

9 Una concentración de oxígeno disuelto alto en las cámaras aerobias favorece tanto la remoción de materia orgánica como la nitrificación pero no así la desnitrificación que se lleva a cabo en el compartimiento anaerobio (que en realidad mantiene condiciones anóxicas) debido a la conexión existente entre ambos. Por ello, es conveniente no saturar de oxígeno la cámara aerobia. Se observó que una concentración de oxígeno disuelto entre 4.0 y 4.5 mg/l favorece tanto la oxidación de materia orgánica como la nitrificación y la desnitrificación en la planta de tratamiento. NOx flujo: 8m 3 /d flujo: 5m 3 /d flujo: 2m 3 /d Air-lift: 4m 3 /d flujo: simulación detergentes mg/l NOx (1) NOx (2) NOx (3) /06/97 15/07/97 05/08/97 22/08/97 23/09/97 31/10/97 06/03/98 Datos 22/04/98 Figura 6 Variación de nitrógeno oxidado en el influente a la planta de tratamiento (1), en la salida de la zona anaerobia (2) y en la salida de la planta (3) Operación sin aireación Al suspender el aire proporcionado por el compresor, se evita la oxigenación de zona aerobia transformándose ésta en una zona anóxica y luego anaerobia; además cesa de operar la recirculación de agua. Durante tres meses se trabajó la planta de tratamiento sin la acción del compresor en donde el proceso de tratamiento fue transformado en zona de recepción de agua, en un filtro anaerobio con 7 zonas puestas en serie (2 que ya contenía, mas las 5 aerobias que se transforman en anaerobias) y en un sedimentador secundario. Las eficacias de remoción de contaminantes promedio se muestran en la Tabla 3. La planta estuvo operando con el flujo de diseño (1 m 3 /d) sin la recirculación de agua. 9

10 TABLA 3 RESULTADOS PUNTUALES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO SIN AIREACIÓN. 1 2 % rem de 1 a 2 3 % rem de 2 % rem de a 3 1 a 3 PH Alcalinidad (mgcaco3/l) DQOt (mgo 2 /L) DQOs (mgo 2 /L) SST (mg/l) SSV (mg/l) SSF (mg/l) N-NTK (mg/l) N-NH + 4 (mg/l) N-NO - 3 (mg/l) <2 <2 0 <3 - - N-NO - 2 mg/l) <1 < < NOTA: 1: agua residual influente, 2: efluente de los primeros dos compartimientos de la zona anaerobia, 3: efluente de la planta de tratamiento, % rem: porcentaje de remoción, -:sin dato. Al comparar los resultados de una operación netamente anaerobia con la operación de la planta de tratamiento del diseño original es apreciable la ventaja de mantener la aireación en el sistema. Sin embargo, si por alguna razón llegara a fallar el compresor y su compostura o reemplazo tardara algún tiempo, es posible esperar un comportamiento similar al reflejado en la Tabla 3. La planta, bajo esta circunstancia, no dejaría de operar en ningún momento aunque lo haría con una eficacia menor. Comparación con otras plantas de tratamiento para casas habitación Los antecedentes conocidos sobre el estado de la técnica en materia de tratamiento de aguas residuales especialmente aplicados para casas habitación se refieren a sistemas que involucran en su tren de proceso fosas sépticas con sistemas aireados, en la gran mayoría de tipo lodo activado y zonas empacadas aireadas orientados a la eliminación de materia orgánica básicamente. La planta en cuestión, a diferencia de las plantas de tratamiento que comúnmente se encuentran en el mercado, combina una zona de digestión anaerobia de alta tasa por medio de 2 cámaras de filtros anaerobios seguida de una zona aerobia conformada por más de dos compartimientos en serie que permiten la extensión de la aireación para llevar a cabo la nitrificación. A su vez, la recirculación interna permite la desnitrificación. Los compartimientos de la planta de tratamiento están diseñados de tal forma que permiten una adecuada distribución del agua a través del tren de tratamiento disminuyendo considerablemente las zonas muertas dentro de los tanques de tratamiento. Todos los compartimientos están integrados en un diseño compacto que demanda bajo espacio para su ubicación y facilita su operación y mantenimiento. Se han identificado algunas plantas de tratamiento paquete que se ofertan en el mercado mexicano. En la Tabla 4 se presentan las características de estas plantas de tratamiento y se compara con la planta de tratamiento desarrollada y evaluada en este trabajo. La información concerniente a estas plantas de tratamiento fue extraída de sus catálogos comerciales. En la Tabla 4 es posible observar que la gran mayoría de las plantas de tratamiento cuenta con una zona de recepción de agua residual cruda dentro de lo que se considera la planta de tratamiento en si, bajo el marco de un diseño compacto en el cual en un sólo tanque se involucran las distintas fases del tratamiento. En este sentido, las plantas correspondientes a los números 3, 5 y 10 en la Tabla 4 especifican un tanque receptor de agua residual o fosas sépticas convencionales como una unidad extra a lo que es en si la planta paquete de tratamiento de aguas, lo cual es también una especificación de la planta aquí descrita (planta 13). 10

11 Ninguna planta, a excepción de la planta 3, poseen una zona de tratamiento basado en un reactor anaerobio de alta tasa como es el filtro anaerobio. La planta No. 3 denominada BRAIN basa el tratamiento del agua residual únicamente en un tratamiento anaerobio lo cual limita su eficacia de remoción de contaminantes. A diferencia de las demás plantas de tratamiento, la planta de este trabajo cuenta con 2 zonas en serie basadas en filtros anaerobios que le proporcionan mayor capacidad en absorber picos orgánicos y limitar la producción de lodos biológicos Por otro lado, también es posible observar que la mayoría de las plantas basan el tratamiento del agua únicamente en procesos aerobios como son el lodo activado, el filtro percolador y el filtro sumergido. A diferencia de estas plantas, la planta paquete materia de este trabajo basa su tratamiento en la combinación de procesos anaerobios y aerobios de alta tasa (2 Filtros anaerobios asociados con al menos 2 zonas aireadas tipo filtro sumergido) que proporcionan versatilidad para la adaptación de la planta paquete a condiciones fluctuantes en la concentración de materia orgánica, tipo de contaminantes y caudales de agua residual. La recirculación de agua entre la zona aerobia y la anaerobia en la planta paquete de este trabajo permite llevar a cabo la eliminación parcial de nitrógeno del agua por medio de la nitrificación y desnitrificación. La Planta No. 6 lleva a cabo la nitrificación y desnitrificación pero a través de un sistema completamente mezclado de operación en lote. Las demás plantas de tratamiento no reportan en sus respectivos documentos la capacidad de desnitrificar y sólo algunas nitrifican, lo que sólo implica la oxidación del nitrógeno amoniacal mas no la eliminación del nitrógeno del agua. Las plantas 7 y 12 en la Tabla 4 efectúan la recirculación de agua y lodo sedimentado a la zona de recepción de agua crudas por medio de bombas en el primer caso y de un sistema airlift en el segundo con la intención de almacenar y digerir el lodo. La interacción sustrato microorganismo en una fosa séptica es pobre por lo cual no se logran altos rendimientos en la desnitrificación. A diferencia de estas plantas, la planta paquete de este trabajo, establece una corriente de recirculación de agua, por medio del sistema airlift, de la zona aerobia a la anaerobia. En estas condiciones, los reactores anaerobios de alta tasa (2 filtros anaerobios) poseen una excelente interacción sustrato microorganismo, lo cual favorece el proceso de desnitrificación y eliminación de materia orgánica en suspensión y soluble. Además, si el compresor llegara a fallar, la planta de tratamiento se transforma en un sistema anaerobio con las eficacias de remoción ya especificadas con anterioridad. 11

12 TABLA 4 COMPARACIÓN DE DISTINTAS TECNOLOGIAS CON LA PLANTA PAQUETE EN CUESTIÓN. No. Nombre Zona de Filtro Zona Sedimen- Recirculación de Nitrifica recepción de Anae aerobia Tación agua entre zonas ción aguas crudas robio Secundaria aerobias y dentro del anaerobias de cuerpo de la alta tasa (con planta airlift preferentemente) Desnitrif icación No. de equipos rotatorios involucrados % remoción de DQO total Modo de operación 1 Aeroclere Si No Filtro sumergido Si No Si No 2 >95 Continuo 2 AeroPaqC Si No Filtro sumergido Si No No No 2 >95 Continuo 3 Brain No Si ninguna Si No No No ninguno Continuo (1 zona) 4 Bioclere Si No Filtro percolador Si No Si No 3 >90 Continuo 5 Biocompact No No Lodo activado Si No Si No 4 >95 Continuo 6 Cromaglass Si No Lodo activado Si Si (en lotes) Si Si 5 >95 Lote 7 FiltaclereP Si No Filtro percolador Si No No No 2 >95 Continuo 8 JetBat Si No Lodo activado + Si No Si No 1 >95 Continuo Filtro sumergido 9 Nautilus Si No Filtro percolador Si No No No 3 >90 Continuo 10 Nayadic No No Lodo activado Si No No No 1 >95 Continuo 11 Sewpac Si No Filtro percolador Si No Si No 2 >95 Continuo 12 Wpl-HIPAF Si No Filtro sumergido Si No Si No 1 >95 Continuo 13 Planta Si Si Filtros Si Si Si Si 1 (En el >95 Continuo descrita en (2 zonas) sumergidos arreglo este trabajo (7 zonas en serie preferido) en el arreglo preferido) 12

13 Costos El costo para la construcción de la planta de tratamiento se desglosa en la Tabla 5. TABLA 5 COSTOS DE INVERSIÓN PARA EL PROTOTIPO DE PLANTA DE TRATAMIENTO. PARÁMETRO COSTO EN USD Estructura de fibra de vidrio 1,000 Empaque con anillos de plástico prefabricados (1 m3) 245 Compresor de aire 1,110 Accesorios 35 TOTAL 2,390 Nota: 9 pesos mexicanos/dólar estadounidense (a julio de 1998) Con el propósito de poseer un marco de referencia, el costo del sistema BRAIN y Bioclere (Tabla 4, renglones 3 y 4) para un flujo de 1 m 3 /d de casas habitación, poseen un costo de aproximadamente 1,600 y 6,200 USD, respectivamente. El costo relacionado con la estructura de fibra de vidrio podría reducirse cuando el número de plantas fabricadas sea mayor (producción en serie). El compresor es el componente con mayor costo, el cual podría reducirse al entablar un arreglo comercial con el fabricante extranjero (EEUU). Al comparar los costos de inversión y de operación con otros sistemas de tratamiento existentes en el mercado mexicano, es posible afirmar que el prototipo es un equipo de bajo a moderado costo. En cuanto a los costos de operación y mantenimiento hay que considerar la operación continua del compresor de aire con una potencia de 60 W y la sustitución de los diafragmas cada año (con un costo aproximado de 800 pesos). Adicionalmente se debe incluir un servicio para purga de lodos de fosa séptica de una a dos veces por año. CONCLUSIONES La planta de tratamiento paquete descrita es capaz de eliminar materia orgánica medida como DQOt y SST por arriba de 90% de eficacia. La planta de tratamiento posee una capacidad de remoción de nitrógeno total entre el 60 y 70 %. La planta de tratamiento es capaz, bajo las circunstancias de la experimentación, de soportar variaciones de caudal hasta de 3 veces el caudal de diseño sin que la eficacia de remoción de materia orgánica y de nitrógeno se vean afectados sensiblemente. Se recomienda purgar la planta de tratamiento cada 6 meses de operación continua. La planta de tratamiento desarrollada presenta características que la hacen poseer una buena relación servicio-costo, comparado con otras plantas de tratamiento en el mercado que entregan una calidad de agua semejante. REFERENCIAS APHA, AWWA, WPCF (1989) "Standard Methods for Examination of Water and Wastewater" American Public Health Association, 15th de., New York Juan Francisco Márquez M, Rosa Ma. Bautista García, Juan Manuel Morgan Sagastume y Adalberto Noyola Robles (1998) Puesta en marcha de una planta de tratamiento de aguas residuales para casas habitación Vector de la Ingeniería Civil, No. 11, marzo. Pp Morgan Sagastume J.M., Jiménez B. and Noyola A. (1994) "Anaerobic-anoxic-aerobic process with recycling and separated biomass for organic carbon and nitrogen removal from wastewater" Environmental Technology, Vol. 15, pp