tratamientos biológicos en la depuración de aguas residuales

Tratamientos biológicos en la depuración de aguas

residuales

Introducción a la Ingeniería Ambiental Pablo Marrero Navarro

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

Índice

Introducción Tipos de aguas

Condicionadas por

Contaminación atmosférica

Condiciones del medio

Residuos del medio

Fugas del alcantarillado Aguas blancas Aportaciones intermitentes

Inicio de las escorrenNas


Depende de

Tamaño de la población

Situación de la población

Red de alcantarillado

Aguas negras

Muy contaminadas

Provienen de las urbes


*mg/l


Aguas industriales

Depende de la acIvidad de la industria

Pretratamiento necesario

Sustancias tóxicas

Ácidos

Bases

Detergentes

Grasas


Aguas agrícolas

Depende de la acIvidad

Pretratamiento necesario

Sustancias tóxicas

FerIlizantes

Biocidas

EsIércol

Introducción Parámetros de contaminación

Parámetros de contaminación

Sólidos y microorganismos

Materia oxidable biológicamente

Oxígeno disuelto

Nitrógeno

Fósforo

Cloruros

Grasas

pH


Sólidos

Sólidos disueltos

Sólidos en suspensión

Orgánicos

Inorgánicos

Sedimentables

No sedimentables


Microorganismos

Forma de alimentarse

Obtención de oxígeno

Parásitos

Saprófitos

Aerobios

Anaerobios

FacultaIvos


Oxígeno

Fuente energéIca

Aumenta

Disminuye

Captación superficial

Fotosíntesis algas

Descenso temperatura

Dilución

Reacciones metabólicas

Aumento temperatura

Reacciones químicas


Nitrógeno

Indicador fundamental de contaminación

Fuentes

Amoniaco

Nitritos

Nitratos

Perjudicial para la vida marina

Beneficioso para usos agrícolas


Fósforo

Imprescindible para el desarrollo de microorganismos

Forma reacciones de complejación

Principalmente en verIdos agrícolas

Puede estar disuelto o en suspensión


Cloruros

Se presenta en forma de Cl-‐

Indicador de posibles verIdos industriales

Determina la intrusión marina

Influye en la salinidad


Grasas

Impiden la captación de O2


Forman flóculos

Necesitan pretratamientos


pH


Procesos biológicos: 6,2 – 8,5

Aguas urbanas ≈ 7

Introducción Tratamientos de una depuradora

Pretratamiento

Tratamiento esico-‐químico

Decantación primaria Tratamiento

biológico Tratamiento terciario

Decantación secundaria

Espesamiento DigesIón deshidratación Tratamiento terciario

Línea de fangos


Pretratamientos

Rejas de desbaste

Pozos de gruesos

Tamizado

Dilaceración

Desarenado

Desengrasado

Sólidos en suspensión de tamaño entre 0,1 y 0,6 mm

Sólidos de mayor tamaño

Reduce el volumen de residuos

Elimina parNculas de tamaño > 0,2 mm

Elimina espumas

Rejas de desbaste Pozos de gruesos Tamizador

Dilaceración Desarenado Desengrasado


Tratamientos primarios o esico-‐químicos

Desorción Neutralización Filtración Decantación primaria Desengrasado

Coagulación-‐floculación

Decantador primario Eliminación flóculos


Tratamientos secundarios o biológicos

Lechos bacterianos Fangos acIvos Contactores biológicos

rotaIvos Reactor biológico

secuencial


Tratamientos terciario

Tratamiento primario

Tratamiento secundario

Técnicas de desinfección Técnicas de separación Se aplican técnicas

Cloración Ác.PeracéIco UV

E.D.A.R. Barranco Seco

Capacidad: 600.000 habitantes

QMAX= 52.000 m3/d

Carga contaminante

DBO5= 700 mg/l

SS= 750 mg/l

DBO5= 35 mg/l

SS= 35 mg/l

Líneas de 100 l/s

Líneas de 200 l/s

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

Tratamientos biológicos Factores que afectan a los procesos biológicos

Factores que afectan a los procesos biológicos

Temperatura

pH

Homogenización

Inhibidores

CanIdad mínima de nutrientes

12 – 38 ºC

6,2 – 8,5

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Se Iene que cumplir:

Tratamientos biológicos Parámetros de diseño

Parámetros de diseño

Carga másica

Carga volumétrica

Tiempo de aireación

Biodegradabilidad del efluente

Edad del fango

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Temperatura

Caudal de recirculación

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

Distribuidor rotaIvo

Brazos de reparto

Medio soporte

de planta circular y muro perimetral verIcal recto, con una pendiente del 2-‐3% en el fondo.

pequeño depósito abierto de sección circular, dispuesto de manera verIcal

tubos de sección rectangular o circular por los que sale el agua.

material sobre el que se deposita la materia orgánica.

Medio soporte

Funcionamiento

Lecho bacteriano

Tratamientos biológicos Lechos bacterianos

A

H

B

C

D

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.

Tratamientos biológicos Contactores biológicos rotaIvos

Biodisco

Instalación CBR

CBR descubierto

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

Esquema tanque SBR Instalación tanque SBR

Decantador Reactor biológico

Llenado Mezclado Aireación

Sedimentación Vaciado Fase inacIva

25 %

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 tanque en flujo en pistón. Tiene una fuerte tasa de crecimiento inicial del culIvo, que va descendiendo hacia el final del tanque.

Proceso convencional

Agua decantada Efluente

Recirculación de lodos


la recirculación se realiza en varios puntos. Se manIene la concentración homogénea en todo el tanque, empleando agitadores si es necesario. Mezcla completa

Agua decantada Efluente


Se produce una mejora en la aireación del agua. La alimentación de agua se gradúa a lo lardo del tanque, igualando la carga másica.

Alimentación escalonada

Agua decantada

Efluente



El tanque de aireación consta de dos partes: el tanque de floculación y el tanque de estabilización. En este ulImo se airea el fango, agotando las reservas orgánicas.

Contacto -‐estabilización

Agua decantada

Efluente


Procesos convencionales en serie. UIlizado para casos con altas cargas de DBO5. Se obIenen rendimientos altos. Doble etapa

Aireación 1 Decantación 1 Decantación 2 Aireación 2

Parámetros para el dimensionado

Tratamientos biológicos ReuIlización de las aguas tratadas

ReuIlización de aguas

Caracterización biológica

Problemas de contaminación

Riesgos toxicológicos

Técnicas de control de calidad

Consideraciones socio-‐económicas

Técnicas de reuIlización

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