El Tratamiento de Agua

8/10/2019 El Tratamiento de Agua

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Mtodos de tratamiento

Qu es el tratamiento del agua?

Es someter al liquido a una serieprocedimientos, que en el mbito de laingeniera de procesos se denominanoperaciones y procesos unitarios, los cuales

permiten modificar las caractersticas fsicas,qumicas y biolgicas, para llevarlas a unestndar de calidad.


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Operaciones y procesos unitarios

OPERACIONES UNITARIAS:

Cada una de las acciones necesarias de transporte, separacin y/o transformacin que soloimpliquen cambios fsicos.

SEPARACIN

TAMIZADO

SEDIMENTACIN

FLOTACIN

FILTRACIN

DESORCIN

PROCESOS UNITARIOS.

Mecanismos de transformacin de los componentes moleculares, que implican cambios en su estructuraqumica, los cuales solo pueden ocurrir dentro de un sistema con condiciones termodinmicas e

hidrodinmicas especificas. Al equipo donde se desarrollan estas reacciones qumicas se le denomina reactor.

Las reacciones qumicas mas utilizadas son: oxidacin, nitracin, polimerizacin, esterificacin, etc.

OXIDACIN

QUIMICA

BIOQUIMICA


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Caractersticas fsicas qumicas y biologicas del agua residual domsticaClasificacin Actividad que la incorpora

Caracteristicas fsicas

Arenas y arcillas Lavado de patios y arrastre por agua de lluvia

Slidos flotantes Arrastre de basura

Caractersticas qumicas

Orgnicos

Materia orgnica Descarga de inodoros, lavados de cocinas

Detergentes Lavado de ropa y de lavado de utensilios de cocina

Grasas y aceites Higiene personal, y de cocina

Orgnicos sintticos Derrame de artculos de sustancias de limpieza y medicinas

Inorgncos

Sales disueltas Lavado de utensilios y vertido de alimentos

Metales pesados Pueden venir de baterias, y residuos de limpieza

Compuestos de nitrogeno Descarga de inodoros

Compuestos de fsforo Lavado de ropa y de lavado de utensilios de cocina

Gases

Oxigeno Disuelto en forma natural

Acido sulfrico Descomposicin de la materia orgnica

Metano Descomposicin de la materia orgnica

Nitrogeno amoniacal Descomposicin de la materia orgnica

Bioxido de carbono Descomposicin de la materia orgnica

Caracteristicas biolgicas

Bacterias Descarga de heces fecales

Virus Descarga de heces fecales

Protozoarios Descarga de heces fecales

Nemtodos Descarga de heces fecales


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Caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas

Caracteristica Componentes moleculares Forma de medicin global e indirecta, parmetros analticos

Materia orgnica

Carbohidratos, proteinas,cidos orgnicos

DQO Demanda quimica de oxigenoDBO5 Demanda bioquimica de oxigeno

COT Carbon orgnico total

SSV Slidos suspendidos volatiles

SDV Slidos disueltos voltiles

DetergentesDodecil benceno, sulfato alquil

benceno lineal SAAM Sustancias activas al azul de metileno

Grasas y Aceites Hidrocarburos, cidos grasos Gy A Grasas y aceites

Sales disueltasCarbonatos, bicarbonatos,

cloruros

Dureza Dureza total: calcio y magnesio

Alcalinidad Alcalinidad total

Conductividad Conductividad electrica

SDT Slidos disueltos totales

SDF Slidos disueltos fijos

Compuestos denitrogeno Amoniaco, nitritos y nitratos

NTK Nitrogeno total kjeldal

NH3 Nitrogeno amoniacal

NO2 Nitritos

NO3 Nitratos

Biologicas Patgenos como, Bacterias,virus, protozarios, y nemtodos

CT Coliformes totales

CF o CTT Coliformes fecales o termotolerantes

Virus Partculas virales

Protozoarios Quistes de protozoarios

Helmintos Huevos de helmintos


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Operaciones y procesos unitarios

Caracterstica Forma de asociacincon el agua

Operaciones y procesos unitarios para su remocin

Arenas y arcillas Sedimentable Sedimentacion

Material flotante Suspendida Tamizado por rejillas

Grasas y aceites Emulsin Flotacin

Materia orgnica

Suspendida Sedimentacin y o filtracin

Disuelta OxidacinQumica

Bioqumica

Detergentes Disuelta OxidacinQumica

Bioqumica

Compuestos de nitrogeno DisueltaOxidacin

Qumica

Bioqumica

Desorcin

Biologicas

Patogenos

Bacterias

Suspendida

OxidacinQumica

Virus Bioqumica

Protozoarios Oxidacin Qumica

NemtodosUltrafiltracin

Sedimentacin y o filtracin


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Conversin biolgica - Oxidacinbioqumica

Materia orgnica en el agua (=substrato)

Sustancias minerales,CO2, CH4, H2, PO4

-3, NH4+, energy

Nuevas clulas (lodo)

Energa Decaimiento

Degradacinde sustrato

Sntesis


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Oxidacin bioqumicaMetabolismoaerobio

Residuo orgnico

Productos finales

Biomasa

Energa

Respiracinendgena

Sntesis

Residuo no biodegradable

Residuosoxidables

Oxgeno Residuo debacterias

Nuevasbacterias

Materiaorgnica

Bacteriasaerobias Nuevas clulas (biomasa)

CO2+ H2O + NH3+ Energa


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Oxidacin bioquimica con bacteriasaerobias

OXIDACIN BIOQUIMICA CON BACTERIAS AEROBIAS

La materia orgnica biodegradable es usada como sustrato para el crecimiento bacteriano.

DQO/DBO + O2 = nuevas clulas + CO2, H2O, PO4-3, NH4

+, energa

Ej., 3C6H12O6+ 8O2+ 2 NH3= 2 C5H7NO2+8CO2+ 14H2O

El sustrato como DBO soluble e insoluble es convertido en masa microbiano nueva a una tasaespecfica de: rSu= dS/dt =*X/Y


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Oxidacin qumica metabolismoanaerobio

Materia orgnicadonante de hidrgeno

Bacteria anaerobiaCH4+ CO2

NO-3 N2

SO=4 H2S

CO2 CH4 + H2O

B -anaerobia

B -anaerobia

B -anaerobia

Materiaorgnica

particulada

Materiaorgnicadisuelta

Enzimasextracelulares

Bacterias Formadorasde cidos cidos orgnicos

Alcoholes, H2, CO2

Biomasa

Biomasa

CH4+ CO2+ H2O + H2Scidos orgnicosAlcoholes, H2, CO2

Biomasa del metano


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Reacciones bioquimicas

ReductorOxidante

(aceptor finalde e)

Productos Organismo

H2 O2 H2O Bacteria del hidrgeno

H2 SO4= H2O + S

= Desulfovirbio

Compuestosorgnicos

O2 CO2+ H2O Bacterias, plantas y animales

NH3 O2 NO-2+ H2O Bacteria nitrificante

NO-2 O2 NO-3+ H2O Bacteria nitrificante

Compuestosorgnicos

NO-3 N2+ CO2 Bacteria desnitrificante

Fe++ O2 Fe+3 Ferrobacillus

S= O2 SO=

4+ H2O Thiobacillus


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Condicin oxido - reduccin

Condicin Donador de electrn Aceptor final de electrn

Aerobia Materia orgnica o inorgnica O2

Anxica Materia inorgnica NO3-, NO2-

Anaerobio Materia orgnica o inorgnica Materia orgnica, HCO3-. SO4

-2


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CaractersticaOperaciones y procesos unitarios

para su remocinSistema a ser empleado en el

tratamiento del agua

Material flotante Tamizado por rejillas Rejillas

Arenas y arcillas Sedimentacin Desarenadores

Grasas y aceites Flotacin Trampas de grasa

Materia orgnica suspendida Sedimentacin Sedimentacin primaria

Materia orgnicadisuelta

Carbonacea

Oxidacin

Qumica Cloracin, ozonacinNitrogenada

Detergentes Bioquimica

Aerobia

Anaerobia

Anoxica

Biologicas

Patogenos

Bacterias Oxidacin Qumica Cloracin

Bioquimica Digestin endgena

VirusOxidacin Qumica Cloracin

Ultrafiltacin Ultrafiltracin

ProtozoariosSedimentacin y /o filtracini

Sedimentacin

Nemtodos Filtracin en arena


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Caracterstica Sistemas empleados en eltratamiento de agua Clasificacinconvencional

Material flotante Rejillas

Pre tratamientoArenas y arcillas Desarenadores

Aceites y grasas Trampas de grasa

Materia orgnica suspendida Sedimentacin primaria Primario

Materia orgnica disueltaOxidacin

bioquimica

Aerobia

SecundarioAnaerobia

Anoxica

Biologicas

Patogenos

Bacterias

Cloracin

DesinfeccinOxidacin

bioquimica

Digestion

endgena

VirusCloracin

Ultra filtracin

TerciarioProtozoariosFiltracin en arena

Nemtodos


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Clasificacin convencional Nombres convencionales de los procesos y operaciones unitarias mas usadas en el tratamiento de agua

Pretratamiento

Rejas o tamices

Operacin manual

Operacin mecnica

Desarenadores

Flujo horizontal

Con areacin

Centrfugos

Primario

Tanques spticos

Tanques Inhoff

Sedimentador primario

Secundario

Aerobio

Reactores de medio fijoFiltros percoladores

Biodiscos

Reactores de biomasa suspendida Reactor de lodos activados

Anaerobio

Reactores anaerobios

Laguna anaerobia

Reactor anaerobio de flujoascendente

Consorcio bacteriano

Lagunas de estabilizacin Lagunas facultativas

HumedalesFlujo superficial

Flujo sub superficial

DesinfeccinLagunas de maduracin

Tanques de contacto de cloro


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Eficiencias esperadas

CaractersticaNombres convencionales de los procesos y operaciones unitarias

mas usados en el tratamiento de agua

Remocionesperadademateriaorgnica(%)

Remocionesperadadepatogenos(%)

Materiales flotantes,arcillas y arenas

Rejas o tamicesoperacin manual

operacin mecnica

Desarenadores

Flujo horizontal

Con aireacin

Centrfugos

Materia orgnicasuspendida

Tanques spticos 25 - 30Tanques Imhoff 25-30

Sedimentador primario 30-40


Aerobio

Reactores de mediofijo

Filtros percoladores 65-85Biodiscos 80-85

Reactores debiomasa suspendida

Reactor de lodosactivados 80-95

Anaerobio Reactores anaerobios Laguna anaerobia 30-40Reactor anaerobio deflujo ascendente 50-70


Lagunas deestabililzacion

Lagunas facultativas40-50

HumedalesFlujo superficial 60-80Flujo subsuperficial 80-90

Organismospatgenos

Lagunas de maduracin 90 99

Tanques de contacto de cloro 99 99


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Costos estimados de operacin ymantenimiento

CaractersticaNombres convencionales de los procesos y operaciones unitarias

mas usados en el tratamiento de aguaCostos de operacin ymantenimiento $/m3

Materiales flotantes,arcillas y arenas

Rejas o tamicesoperacin manual

operacin mecnica

Desarenadores

Flujo horizontal

Con aireacin

Centrfugos

Materia orgnica

suspendida

Tanques spticos

Tanques Imhoff

Sedimentador primario


Aerobio

Reactores de mediofijo

Filtros percoladores 0,86

Biodiscos 0,86

Reactores de biomasasuspendida

Reactor de lodosactivados 1,49

Anaerobio Reactores anaerobiosLaguna anaerobia 0,21

Reactor anaerobio deflujo ascendente 0,1


Lagunas deestabililzacion Lagunas facultativas 0,21

HumedalesFlujo superficial

Flujo subsuperficial 0,2

Organismos patgenosLagunas de maduracin 0,21

Tanques de contacto de cloro

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