lodos activados
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INGENIERÍA DE PROCESOS TÉRMICOS b
INGENIERÍA DE LAS OPERACIONES BÁSICAS MECÁNICAS
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cINGENIERÍA DE CONTROL DE PROCESOS
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dOPERACIONES BÁSICAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
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aMOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
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EQUIPOS PARA LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA
La estación depuradora de aguas residuales a escala de laboratorio: Teoría y práctica de proceso de lodos activados
PrácticoProceso continuo
NitrificaciónDesnitrificación
Tratamiento de aguas biológico
UN SISTEMA DE LABORATORIO PARA EDUCACIÓN Y INVESTIGACIÓN
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
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G.U.N.T. Gerätebau GmbHFahrenberg 14 Tel: +49 40 67 08 54-0 Internet: www.gunt.deD-22885 Barsbüttel · ALEMANIA Fax: +49 40 67 08 54-42 correo electrónico: [email protected]
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3
dOPERACIONES BÁSICAS
DE TRATAMIENTO DE AGUAS
E q u i p o s
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Qué se entiende por tratamiento de aguas?
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
Operaciones Básicas de Tratamiento de Aguas
La degradación biológica del substrato tiene lugar en el tanque de aireación. La aireación del agua residual sumi-nistra oxígeno a los microorganismos aerobios. Con la corriente de agua residual sale continuamente del tanque de aireación una parte de los lodos activados. Por esta razón es necesita una otra etapa de tratamiento (decanta-ción secundario).
Los lodos activados se separan del agua depurada por sedimentación en un decantador secundario. Una parte de los lodos activados vuelven al tanque de aireación (lodo de retorno). La parte no recirculada (lodo en exceso) es un residuo del proceso.
Principio básico del proceso de lodos activados:1 agua residual, 2 lodo de retorno, 3 aire, 4 lodo en exceso, 5 agua depurada, 6 decantador secundario (sedimentación), 7 tanque de aireación
CONOCIMIENTOS BÁSICOS
Las sustancias orgánicas biodegradables disueltas (substrato) en agua residual suministran un fuente de alimento a los microorganismos. De este modo el agua residual se depura biológicamente. Los microor-ganismos se encuentran en suspensión en las aguas
residuales y reciben el nombre de lodos activados. Para el proceso de lodos activados también es posible la eliminación de los compuestos de nitrógeno del agua residual (nitrificación y desnitrificación).
PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
Tanque de aireación
Decantador secundario
Operaciones Básicas de Tratamiento de Aguas
Flotación Sedimentación Filtración
Adsorción Procesos de Separación
mediante Membranas Intercambio Iónico Precipitación / Floculación Oxidación Química
Procesos Físico/Químicos
Procesos Biológicos
ProcesosMecánicos
GUNT le ofrece un conjunto completo de equipos para el estudio de las operaciones básicas en el área del trata-miento de aguas.
El uso doméstico o industrial del agua altera sus propie-dades. El agua residual generada no se puede verter de nuevo directamente en ríos, lagos, etc. Las aguas residua-les tienen que tratarse primero para que no representen ningún peligro para el medio ambiente.El tratamiento de aguas puede realizarse también para producir agua para un uso determinado. Ejemplos son la producción de agua potable o la de agua para procesos industriales.
Con el CE 705 se puede estudiar el proceso biológico más importante de forma ilustrativa, el proceso de lodos activados. El principal campo de aplicación de este proceso es la depuración de aguas residua-
les urbanas en estaciones depuradoras de aguas residuales. Con el CE 705 se puede enseñar de forma práctica los aspecos esenciales necesitas para comprender el proceso de lodos activados.
CE 705 Proceso de lodos activados
Procesos Aerobios Proceso de Lodos Activados Procesos de Biopelícula
Procesos Anaerobios
5
Concepción
Esquema de proceso de CE 705: 1 ácido y álcali, 2 agua residual, 3 agua de calefacción, 4 lodo en exceso, 5 agua depurada, 6 decantador secundario, 7 tanque de aireación, 8 recirculación interno de desnitrificación, 9 lodo de retornoSensores: F caudal, T temperatura, Q1: pH, Q2: concentración de oxígeno
CE 705: banco de ensayos (izquierda) y unidad de alimentación (derecha)
Características
La estación depuradora de aguas residuales a escala de laboratorio
Proceso continuo y práctico
Degradación aerobia y biológica de sustancias orgánicas
Eliminación de nitrógeno par nitrifi cación y desnitrifi cación
Tanque de aireación y decantador secundario
Unidad de alimentación independiente con depósito por aguas residuales
Temperatura, concentración de oxígeno y pH se pueden regular
Software con función de mando y adquisición de datos
NOTA:
Para recibir datos técnicos exac-tos, visite nuestra página web www.gunt.de y carga la fi cha técnica de CE 705, por favor.
Contenidos didácticos / Ensayos
Principio básico del proceso de lodos activados
Nitrifi cación y desnitrifi cación
Ajuste de estado operativo estable
Parámetros importantes del proceso de lodos activados
relación de recirculación
edad del lodo
carga másica
Infl uencia de las condiciones ambientales (temperatura, concentración de oxígeno y pH) del degradación biológica
Aplicación de métodos análisis usuales
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
7
Estructura y Componentes
Tanque de aireación (14) con tuberías de aire y de agua de calefacción, mecanismo de agitación (11), sensor de temperatura (12), sensor de oxígeno (13) y sensor de pH (10)
Mecanismo de agitación (11) para mezclar en el tanque de aireación (14)
Bomba para lodo en exceso (2) y bomba para lodo de retorno (3)
Tuberías de aire
Depósito de agua de calefacción (6), calefactor y bomba
Decantador secundario (1) y compresor para la aireación (4)
1 decantador secundario 8 bomba (agua residual)
2 bomba (lodo en exceso) 9 armario de distribución
3 bomba (lodo de retorno) 10 sensor de pH
4 compresor (aireación) 11 mecanismo de agitación
5 depósito (agua depurada) 12 sensor de temperatura
6 depósito (agua de calefacción) 13 sensor de oxígeno
7 bombas dosifi cadoras (ácido y álcali) 14 tanque de aireación
agua lodo aire agua de calefacción
11 10
14
1
4
116
2 3
12
13
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
9
Técnica de Medición y Regulación
Ajuste de la concentración de oxígeno deseada en el tanque de aireación (variable de referencia) en el regulador
Registro de la concentración de oxígeno en el tanque de aireación (variable controlada)
Compresor como actuador
Q2: concentración de oxígeno
Ajuste de la temperatura deseada en el tanque de aireación (variable de referencia) en el regulador
Registro de la temperatura en el tanque de aireación (variable controlada)
2 válvulas electromagnéticas como actuadores
T: temperatura
Ajuste del pH deseado en la alimentación (variable de referencia) en el regulador
Registro del pH en la alimentación del tanque de aireación (variable controlada)
Bombas dosifi cadoras de ácido y álcali como actuadores
Q1: pH
CIRCUITO DE CONTROL 1: CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO
CIRCUITO DE CONTROL 2: TEMPERATURA
CIRCUITO DE CONTROL 3: PH
Armario de distribución con elementos de mando para tres circuitos de control y bombas
Caudal de agua residual, lodo de retorno y lodo en exceso ajustable por potenciómetros
Regulador del pH (QIC 1)X: variable controladaW1: variable de referencia
Ajuste de un regulador digital
Operaciónmodo manual /automáticocambios de variable de referencia (valores de consigna)
Parametrizaciónp. ej., seleccionar las fracciones P, I y D del regulador
CONTROL EXTERNO
Los componentes de CE 705 se pueden controlar externamente también (p. ej. con un PLC). De este modo, también, el usuario puede desarrollar sus soluciones de auto-matización.
REGULADOR
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
11
Software para la Adquisición de DatosTécnica de Medición y Regulación
Circuito de control 1 y 2: Sensor de temperatura (izquierda) y sensor de oxígeno (derecha) en el tanque de aireación
Circuito de control 3: Bombas dosifi cadoras para ácido y álcali (izquierda) y sensor de pH en la alimentación del tanque de aireación (derecha)
Circuito de control 1 y 3: Transmisor para sensor de pH y sensor de oxígeno
Circuito de control 2: Válvulas electromagnéticas en el circuito de agua de calefacción
Software LabVIEW Software moderno con
funciones de control y adquisición de datos
Esquema de proceso para controlar los estados operativos y indicar los valores de medición registrados
Memorización de los valores de medición registrados y representación de curvas del tiempo
Sistemas operativos: Windows XP o Windows Vista
Capacidad de operación en red
Selección de idiomas
Software LabVIEW de CE 705: Control de los estados
operativos y indicación de los valores de medición
registrados
Software LabVIEW de CE 705: Representación de los valores de medición registrados para curvas del tiempo
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
13
Escuela de formación profesional I de Stockerau
Puesta en Funcionamiento y Entrenamiento
PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE CE 705
CE 705 EN RÉGIMEN CONTINUO
Para permitir un funcionamiento práctico, lodos activados de una estación depuradora de aguas residuales son echados en el tanque de aireación al principio.
Una parte de los lodos activados sedimentados en la decantador secundario (izquierda) se devuelve al tanque de aireación (derecha).
Un empleado de GUNT explica el principio básico del proceso de lodos activados en la escuela de formación profesional de Stockerau (Austria).
Muestra de agua con lodos activados sedimentados
Un empleado de GUNT explica la técnica de medición y regulación de CE 705.
Empleados competentes rea-lizan la puesta en funciona-miento y el entrenamiento del cliente. De esta manera, el cliente se familiariza con el proceso de lodos activados y con el equipo CE 705.
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
BELEBTSCHLAMMVERFAHREN
CE 705
04/2009
3 Gerätebeschreibung 7
3.2 Geräteaufbau
Abb. 3.2. CE 705, Belebtschlammverfahren, Gesamtansicht
Alle
Rec
hte
vorb
ehal
ten
G.U
.N.T
Ger
äteb
au G
mbH
, Bar
sbüt
tel 0
4/20
09
Pos. Benennung1 Pumpe für Rohwasser 2 Pumpen Säure und Lauge 3 Durchflussmesser Rohwasser 4 Magnetventile 5 Schaltschrank 6 pH-Sensor
7 Rührwerk 8 Temperatur-Sensor 9 Sauerstoff-Sensor 10 Belebungsbecken
Pos. Benennung11 Durchflussmesser für Luft 12 Prozessschema 13 Nachklärbecken 14 Pumpe Überschussschlamm 15 Pumpe Rücklaufschlamm 16 Belüftungskompressor 17 Behälter Reinwasser 18 Pumpe Heizwasser 19 Behälter für Heizwasser 20 Behälter Säure und Lauge
CE 7
04/20
3 Gerätebeschreibung
3.2 G
Abb.
Alle
Rec
hte
vorb
ehal
ten
G.U
.N.T
Ger
äteb
au G
mbH
, Bar
sbüt
tel 0
4/20
09
Pos. Benenn1 Pumpe f2 Pumpen 3 Durchflus4 Magnetve5 Schaltschr6 pH-Sensor 7 Rührwerk 8 Temperatur-9 Sauerstoff-Se10 Belebungsbec
BELEBTSCHLAMMVERFAHREN
CE 705
04/2009
4 Grundlagen
21
4.4.2 Denitrifikation
Abb. 4.2. Grundprinzip der vorgeschalteten Denitrifikation
Alle
Rec
hte
vorb
ehal
ten
G.U
.N.T
Ger
äteb
au G
mbH
, Bar
sbüt
tel 0
4/20
09
Vorgeschaltete Denitrifikation
Durchströmt das Abwasser zunächst den
anoxischen Bereich, spricht man von einer
vorgeschalteten Denitrifikation. Vorteilhaft dabei
ist, dass für die Denitrifikation ausreichend
Substrat vorhanden ist, ohne dass es extern
zugegeben werden muss. In den sich
anschließenden aeroben Bereich gelangt
dadurch deutlich weniger Substrat, was den
Sauerstoffbedarf reduziert. Ammonium passiert
den anoxischen Bereich unverändert und wird
erst in dem darauf folgenden aeroben Bereich
zu Nitrat oxidiert. Nitrat wird jedoch im ersten
Bereich als Sauerstoffquelle für die
Denitrifikation benötigt. Nitrat gelangt teilweise
mit dem Rücklaufschlamm wieder zurück in die
Denitrifikation.
CSB Verlauf im Rohwasser und Reinwasser
400
CSB Verlauf im Rohwasser und Reinwasser
Rohwasser
300
350 Reinwasser
250
/l
150
200
BinmgO2/
100
150
CS
50
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Versuchsdauer in Tagen
8 9 10 11 12 13 14
Tagen
6
7
8
9
10
nmg/l
Elimination von Ammonium Stickstoff durch Nitrifikation
Rohwasser
Reinwasser
0
1
2
3
4
5
Konzen
trationin
Nitrat Stickstoff(NO3 N)
Ammonium Stickstoff(NH4
+ N)
15
4. CE 705: Belebtschlammverfahren
Behälter Abwasser
Schaltschrank
1
2
3456
pH Sensor
Belebungsbecken
3
426
7
Sauerstoff Sensor
Temperatur Sensor
5
6
1
7
8
10
9 11
Nachklärbecken
Behälter ÜS Schlamm
7
88 9 11
12Behälter Reinwasser
Behälter Heizwasser
9
10
Behälter Säure/Lauge
Pumpen Säure/Lauge
11
12
8 9 11
1212123. Grundlagen des Belebtschlammverfahrens
Abwasser
Belebungsbecken Nachklärbecken
ReinwasserAbwasser Reinwasser
ÜberschussL fRücklaufschlamm
Überschuss
schlammLuft
Rücklaufverhältnis (RV)Rücklaufverhältnis (RV)
Volumenstrom Rücklaufschlamm (QRS)RV = = 0,5 bis 1,0
(QRS)
Volumenstrom Abwasser (Qd)
Accesorios El Material Didáctico
Para la evaluación de los ensayos se necesita sustancias para la preparación de agua residual artifi cial y equipos de análisis profesionales, que se encuentran fuera del vo-lumen de suministro de los equipos didácticos de GUNT. Además, se necesita de lodos activados de una estación depuradora de aguas residuales.
Hemos desarrollado para el sistema didáctico CE 705 un completo material didáctico que le facilitará en gran medida la introducción al sistema y a la preparación de las clases y los ejercicios de laboratorio.
Actualizaciones
Si aparecen novedades o complementos para el sistema CE 705 – especialmente en lo que concierne al mate-rial didáctico y al software – GUNT le informará, como cliente.
Entrenamiento
Si desea servicios de instalación o entrenamiento:
estamos gustosamente a su disposición.
Sustancias necesaria para la preparación de agua residual artifi cial según DIN 38412
Fotómetro, cubetas de análisis de DQO y termostato
Cubetas de análisis de DQO, amonio y nitrato
Instrucción de CE 705: Fundamentos de proceso de lodos activados y descripción de sistema
Instrucción de CE 705:Evaluación de ensayos de referencia
Documentos de presentación de CE 705
Sustancias necesarias para la preparación de agua residual artifi cial según DIN 38412
Extracto de carne
Peptona
Urea
Potasio hidrogenofosfato
Equipos de análisis profesionales
Cubetas de análisis para los parámetros: Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) o demande química de oxígeno (DQO)
Amonio (NH4)
Nitrato (NO3)
Fotómetro
Termostato
Dispositivo para fi ltrar y secar de muestras
Balanza para aplicaciónes análisis
Consúltenos y le asesoraremos con mucho gusto.
El material didáctico se compone
Instrucción
Representación de los conocimientos básicos
Descripción del sistema
Ensayos de referencia realizados
Instrucciónes de fabricantes de componentes instalada
Documentos de presentación
Materialies impresos en papel, reunidos en un archivador, y además como archivos PDF en un CD.
CE 705 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS