PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
“funcionamiento”
Canalización de agua residual
Caja de derivación
Esquema Pre-tratamiento.
Línea de tratamiento de aguas.
Decantación.
Tratamiento Biológico. Espesamiento.
Línea de tratamiento de lodos
Digestión. Deshidratación.
Línea de tratamiento de Gas
Cogeneración.
Diagrama de flujo dibujado de una depuradora
Objetivos: • Prevenir y controlar la contaminación del agua. • Contribuir a restablecimiento del equilibrio ecológico en los cuerpos de agua nacionales. • Reducir enfermedades de origen hídrico en la población y mejoramiento de la salud pública. • Promover el reúso e intercambio de aguas residuales tratadas por aguas de primer uso.
Introducción. •
• •
•
Las depuradoras o plantas de tratamiento tienen como función, satisfacer necesidades locales de tratamiento mediante métodos específicos de saneamiento basados en principios físicos y químicos de la naturaleza (la materia orgánica es mineralizada y los microorganismos son eliminados por competencia o predación). La utilidad necesaria y obligatoria de éstas plantas son el resultado del desbordado incremento de la población en las actividades agrícolas e industriales. De igual manera, que ciertas centrales generadoras de energía, una depuradora con ciertas medidas de funcionamiento como el uso de la digestión anaerobia y el aprovechamiento de los gases resultantes puede satisfacer necesidades locales de energía con el uso de un cogenerador (aprovechamiento de los gases para producción de energía), por lo que el diseño de una planta debe ser evaluado y calculado en función de parámetros variables (población, energía, abastecimiento, canalización, industria, actividades, ubicación, entre otras). El eficiente funcionamiento de una planta, caracteriza los destacados niveles de y para, el reúso de aguas residuales tratadas.
Canalización. Sistema de tuberías y canales interconectados entre sí por una línea principal de drenaje que distribuye el agua residual a la planta de tratamiento o Depuradora.
Caja de derivación. Permite desviar el agua residual del colector principal hacia la unidad de pretratamiento “línea de aguas”.
LINEA DE AGUAS • Son las aguas residuales que vienen directamente de la red de drenaje, se consideran todos los factores de agua drenada, (lluvia, doméstica, industrial, de servicios, etc)
Pre-tratamiento • Dentro del contexto de la línea de aguas y como fase inicial de todo proceso, existen dispositivos que separan los sólidos mayores flotantes y sólidos pesados del agua (materia inorgánica); este paso funciona específicamente como un sistema de cribado por diferentes dispositivos que van ordenados en función a su captación (de mayor a menor tamaño de materiales) específicamente los dispositivos pueden ser: pozos gruesos, rejillas, desmenuzadores o desbastadores “tamices <3mm”, desarenadores, desengrasadores; a todos estos dispositivos los podemos llamar en un sistema como red de saneamiento. Ejemplo básico del pretratamiento de una planta: 1.-Rejillas de mayor a menor tamaño, 2.-Desarenadores y 3.-Desengrasadores
•
En algunas circunstancias el agua pre-colada puede ocupar en algún momento bombeo por medio de tornillos de Arquímedes que reduzcan la velocidad de flujo y eficienticen la limpieza del agua antes de llegar a la decantación primaria. • Los objetos que se quedan en este proceso son retirados por medio de bandas y cucharas tipo bivalva al vertedero de basura inorgánica. • Las grasas son recolectadas por bandas en contenedores. Tamices desbastadores
Ejemplo de planta con pretratamiento mas completo
Desarenador y desengrasador
Tornillo de Arquímedes Rejillas Separador de arenas
Pozo de gruesos Prensa de Residuos
Recolector de grasas
Decantación Primaría • •
También llamado tratamiento primario; consiste en un proceso de igual manera física, tiene como misión la separación de las partículas en suspensión no retenidas en el pretratamiento. La decantación es el fenómeno provocado por la fuerza de gravedad que hace que las partículas suspendidas más pesadas que el agua se separen sedimentándose, ayudado por una descarga del pretratamiento en forma de cascada que reduce la velocidad de flujo y reduce el tiempo de sedimentación. Normalmente, en decantadores denominados dinámicos y cónicos, los lodos son arrastrados periódicamente hasta unas depósitos mediante unos puentes móviles con unas rasquetas que recorren el fondo para ser llevados a tratamiento de lodos (visto más adelante).
Básico de la planta, el 4.- Decantación Primaria “Tratamiento Primario”
•
El tratamiento primario ó decantación primaria, permite eliminar en un agua residual urbana aproximadamente el 90% de los materiales decantables y entre el 50 y 70% de los materiales en suspensión. Se consigue también una disminución de la DBO de alrededor del 35%. • El tiempo de decantación primaria es alrededor de las 3 horas, posteriormente se pasará al tratamiento secundario donde con el reactor biológico se depurará completamente el agua para su reutilización en riegos agrícolas, servicios, ó devuelta al cauce de los ríos. o Anexo: Otros procesos de tratamiento primario incluyen el mecanismo de flotación con aire, en donde se eliminan sólidos en suspensión con una densidad próxima a la del agua, así como aceites y grasas, produciendo unas burbujas de aire muy finas que arrastran las partículas a la superficie para su posterior eliminación.
Tratamiento Biológico (Por el proceso de lodos activos) • También llamado tratamiento secundario; persigue la transformación de la materia orgánica disuelta en sólidos sedimentables que se retiran fácilmente del proceso. Adicionalmente se consigue el atrapamiento de sólidos coloidales y en suspensión. • El tratamiento biológico disminuye el DBO5.
De depuradora básica; 5 y 6 “Tratamiento Secundario”
• El tratamiento biológico se realiza en varios reactores biológicos que ocupará de aireación para mantener a los agentes aerobios y protozoos en constante degradación de la materia orgánica. • Para conseguir que entre oxígeno para los microorganismos, y producir la necesaria agitación, suele haber electroagitadores superficiales o inyección de aire que sale por domos cerámicos, como en este caso, estos domos están instalados en el fondo y aportan el aire en forma de burbujas. El aire es captado de la atmósfera por varios compresores de gran potencia.
• De los reactores biológicos se sigue, la decantación secundaria o clarificación final, en la cual, se realiza en varios decantadores generalmente circulares dotados de rasquetas que van suspendidas de un puente radial, arrastrando el lodo hacia la zona central del decantador, desde donde dicho lodo es recirculado mediante bombas sumergibles o tornillos de Arquímedes a la entrada del tratamiento biológico. Con esta recirculación se consigue concentrar los microorganismos hasta valores muy altos. • Para mantener controlado el proceso hay que sacar continuamente el lodo. Las purgas de lodos en exceso se pueden realizar desde el reactor biológico o desde la recirculación, esta última estará más concentrada.
• De la decantación secundaria, los lodos que se depositen en la purga unos se irán hacia el reactor nuevamente y otros hacia el tratamiento de lodos; el agua que se encuentre en la superficie del decantador se irá vertiendo hacia un canal que irá hacia un depósito de desinfección, donde por sustancias químicas como el cloro eliminarán microorganismos patógenos dando lugar al agua tratada, que se usará para riego agrícola, servicios municipales, o en mayor purificación verter a los ríos y lagos sin mayor impacto. El proceso de depuración de la línea de aguas tarda de entre 10 y 15 horas. • Para que el agua fuera apta para el consumo humano habría que llevar un proceso de potabilización con UVA, osmosis inversa, ozono, o cloro en mayor medida.
LINEAS DE LODOS • Los lodos son producidos básicamente en los tratamientos de efluentes tanto industriales como domésticos. Se busca lograr la separación de los contaminantes presentes en el agua, los lodos son líquidos con concentraciones de sólidos.
Espesamiento • Es el proceso destinado a sacar parte del agua remanente del lodo. Para así reducir el volumen del lodo liquido que va a ser manipulado en los procesos siguientes. • Los lodos y la materia orgánica se depositan en el fondo de forma cónica que es barrido por el mecanismo instalado de tal forma que son transportados hacia el centro del tanque donde hay un pozo que los recoge para ser evacuados. • Se realiza con dos métodos diferentes, según su tipo.
Espesador por gravedad aquí se tratan los lodos primarios; este mecanismo se utiliza para la mezcla y homogeneización de fangos; el mecanismo de recolección de lodos consisten en una rastra mecánica, que agita suavemente los lodos para que se sedimenten. El lodo sedimentado que se recolecta en el fondo del tanque es bombeado hacia los digestores.
Espesador por flotación aquí se tratan los lodos secundarios; en este espesador se introduce aire en una solución con presión elevada, Cuando la solución es despresurizada el aire es liberado y empujan al lodo hacia la superficie donde es removido y conducido a los digestores.
Digestión Busca la transformación del lodo a un estado estable en el cual no este sujeto a descomposición biológica posterior. Consiste en la eliminación de materia orgánica por medio de bacterias anaerobias donde estas consumen toda la materia. Existen dos tipos de digestores anaerobios(sin oxigeno) y aerobios (al aire libre).
Digestor anaerobio • El digestor es un tanque generalmente cilíndrico, con una pendiente hacia el fondo y se le introduce a este el lodo para la eliminación de materia. • En su primera etapa los organismos atacan las sustancias orgánicas y las transforman en compuestos orgánicos simples.
• En su segunda etapa los microorganismos anaerobios por medio de la fermentación producen gas metano, este se acumula en la bóveda y mediante una tubería son conducidos a un gasómetro, que permitirá el almacenamiento del gas producido durante 5 horas. • Y posteriormente se produce una retroalimentación a los cilindros de digestión donde se suministra biogás para la agitación de los fangos.
La ventaja de la digestión anaerobia • disminuir malos olores y microorganismos. • la degradación parcial de la materia orgánica, mejorando la calidad del agua residual que se vierte a los ríos. • Se produce gas metano y en la aerobia no se logra esto.
Digestor aerobio • Utiliza tanque abiertos ala atmosfera, y se le aplica aire a los lodos espesados mediante propelas o turbinas para que se descomponga la materia orgánica. • Una vez que han pasado los lodos por el proceso digestivo se conduce a la deshidratación.
Deshidratación de Lodos Busca la forma de eliminar el agua de un lodo puede ocurrir en forma natural por acción de la gravedad o en forma artificial por aumento de la gravedad o presión externa. Estos mecanismos de deshidratación se pueden implementar en distintos tipos de unidades, las cuales cuentan con diseños ampliamente probados y equipamientos disponibles a nivel comercial.
Centrifugación La centrífuga consiste en un rotor cilíndrico cónico dentro del cual existe un tornillo helicoidal, ambos girando a gran velocidad en el mismo sentido, de magnitud normalmente del orden de 10.000 veces mayor a la gravedad. Debido a que la velocidad del tornillo es ligeramente inferior a la del rotor, se simula el efecto de un sinfín lento. El lodo se introduce en el rotor por medio de un tubo de alimentación central, siendo impulsado hacia la periferia del rotor por acción de la fuerza centrífuga. Las partículas sólidas, al ser más pesadas que el agua, se depositan en la pared del rotor dejando circular el agua, la cual rebosa por las salidas ubicadas del lado de mayor diámetro del rotor.
• Los lodos que se van acumulando en la pared del rotor, son continuamente arrastrados a lo largo de la zona cónica y dejan la centrífuga por las salidas ubicadas del lado de menor diámetro.
Filtros de Banda •
•
•
El principio consiste en escurrir el lodo entre dos bandas sin fin bajo presión. Inicialmente el lodo debe ser acondicionado químicamente en un tanque de mezcla. El lodo acondicionado es colocado sobre la banda inferior donde ocurre drenaje por gravedad. A partir del punto donde las bandas se encuentran el lodo es transportado entre ellas. Las bandas se desplazan entre rodillos que provocan compresión sobre el material. La utilización de rodillos de distinto diámetro permite aumentar la presión y cambiar la dirección de la banda ejerciendo un efecto de cizalladura.
• Al final del circuito el lodo deshidratado se separa por gravedad con ayuda de un raspador. La parte de la banda que regresa es limpiada en forma continua por medio de chorros de agua. • Posteriormente la materia orgánica es transportada por bandas al cono de recolección donde este envía los residuos a recolector para después utilizar estos residuos como compostas o abono orgánico.
LINEA DE GAS • Gas producido por agentes anaerobios en el proceso de la digestión en la línea de lodos.
Cogeneración • Los sistemas de cogeneración son una alternativa eficiente a los sistemas tradicionales de utilización de la red eléctrica. Su función es la producción de energía eléctrica y térmica a partir de la combustión de gas. Las aplicaciones de este gas de digestión son como combustible para producción de energía. • La planta depuradora contiene un motor que se alimentan con el biogás almacenado en el gasómetro, este libera los gases o vapores, y a su vez manda el agua caliente a la caldera.
• A este motor se le acopla un generador cuya energía eléctrica producida sirve para abastecer alguna partes de la estación.
Referencias • • • • • •
www.conagua.gob.mx www.cuidoelagua.org www.atl.org.mx www.conae.gob.mx www.seapal.gob.mx www.emasagra.es/edar/prop_edar.swf
Equipo 1 • • • • • •
Reyes López Rubén Junior. Amézquita Díaz Edgar Adam. Gómez Flores Francisco Arturo. Peña González Omar. Aréchiga López Francisco Miguel. López Paredes Oscar.
