CENTRO DE ESTUDIOS ESTRATEGICOS PARA LA COMPETITIVIDAD, S.C.

Tarea:

Reporte de tratamiento de aguas residuales

Realizo:

Israel Anaya Ramírez

Fecha: 30/01/2015

ÍNDICE

Tratamiento de aguas residuales………………………………………………………2

¿Qué es el agua residual?.................................................................................... 2

¿Qué es el tratamiento de aguas residuales?.......................................................3

¿Qué tipos de tratamientos de aguas existen?.....................................................4

¿De qué etapas consiste el tratamiento?...............................................................6

¿Qué son los sólidos y en que consiste su tratamiento?.......................................8

Zeolitas…………………………………………………………………………………....10

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de las aguas residuales es una cuestión prioritaria a nivel mundial, ya que es importante disponer de agua de calidad y en cantidad suficiente, lo que permitirá una mejora del ambiente, la salud y la calidad de vida. En México, debido a la insuficiente infraestructura, los altos costos, la falta de mantenimiento y de personal capacitado, sólo 36 % de las aguas residuales generadas reciben tratamiento, lo cual crea la necesidad de desarrollar tecnologías para su depuración.

¿QUÉ ES EL AGUA RESIDUAL?

Se denomina aguas servidas a aquellas que resultan del uso doméstico o industrial del agua. Se les llama también aguas residuales, aguas negras o aguas cloacales.

Son residuales pues, habiendo sido usada el agua, constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que habitualmente tienen.

Las principales fuentes de contaminación acuática pueden clasificarse como:

Urbanas: Las labores domésticas contaminan el agua, sobre todo, con residuos fecales y detergentes.

Industriales: La consecuencia es el vertido de aguas residuales cargadas de materia orgánica, metales, aceites industriales e incluso radiactividad.

Agrícolas: Los principales causantes son los vertidos de aguas cargadas de residuos orgánicos, procedentes de las labores de transformación de productos vegetales, o de los excrementos de los animales.   

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¿QUÉ ES EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES?

La remoción de materia orgánica constituye uno de los objetivos del tratamiento de las aguas residuales, utilizándose en la mayoría de los casos procesos biológicos.

El mecanismo más importante para la remoción de la materia orgánica presente en el agua residual, es el metabolismo bacteriano. El metabolismo consiste en la utilización por parte de las bacterias, de la materia orgánica como fuente de energía y carbono para generar nueva biomasa. Cuando la materia orgánica es metabolizada, parte de ella es trasformada químicamente a productos finales, en un proceso que es acompañado por la liberación de energía llamado “Catabolismo”. Otro proceso denominado “Anabolismo ó Síntesis” ocurre simultáneamente, donde parte de la materia orgánica se transforma en nuevo material celular. 

La Digestión Anaerobia

La Digestión Anaerobia es el proceso fermentativo que ocurre en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales. El proceso se caracteriza por la conversión de la materia orgánica a metano y de CO2, en ausencia de oxígeno y con la interacción de diferentes poblaciones bacterianas.

Degradación Biológica de la Materia Orgánica

La digestión anaerobia es un proceso que se produce en ambientes naturales como los pantanos, en zonas anegadas para el cultivo de arroz, en los sedimentos de lagos y mares, en las zonas anóxicas del suelo, en fuentes de aguas termales sulfurosas y en el tracto digestivo de los rumiantes (Díaz-Báez, 2002).

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¿QUÉ TIPOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS EXISTEN?

Existen dos tipos de tratamiento para aguas los cuales son “el tratamiento de aguas Aerobio” y “el tratamiento de aguas Anaerobio”.

Tratamiento de aguas aerobio: En este tipo de tratamiento se llevan a cabo procesos catabólicos oxidativos. Como el catabolismo oxidativo requiere la presencia de un oxidante de la materia orgánica y normalmente este no esta presente en las aguas residuales, él requiere ser introducido artificialmente. La forma más conveniente de introducir un oxidante es por la disolución del oxígeno de la atmósfera, utilizando la aireación mecánica, lo que implica altos costos operacionales del sistema de tratamiento. Adicionalmente la mayor parte de la DQO de la materia orgánica es convertida en lodo, que cuenta con un alto contenido de material vivo que debe ser estabilizado. 

Balance Aerobio de la Materia orgánica

Las desventajas de este proceso son:

         Altos costos operacionales

         Producción de malos olores

         Altos gastos de Energía

         Altas producciones de Lodos que necesitan tratamiento para ser utilizados.

         Uso de Químicos  

         Personal muy capacitado para su operación

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Tratamiento de aguas anaerobio: La digestión anaerobia es un proceso de transformación y no de destrucción de la materia orgánica; como no hay presencia de un oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el metano producido. En vista de que no hay oxidación, se tiene que la DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3 a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una pequeña parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece como energía química en el metano producido.

Balance: En el campo del tratamiento de las aguas residuales, la contaminación orgánica es evaluada a través de la DQO (demanda química de oxígeno), la cual mide básicamente la concentración de materia orgánica. La forma de apreciar lo que ocurre con la materia orgánica en el tratamiento anaerobio de aguas residuales, es comparando su balance de DQO con el del tratamiento aerobio

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¿DE QUE ETAPAS CONSTA EL TRATAMIENTO?

Todo buen sistema de tratamiento debe constar de:

TRATAMIENTO PRIMARIO: El agua residual cruda se hace pasar por un primer tratamiento, que consta de rejillas separadoras de sólidos para evitar el paso de basuras que puedan obstruir los conductos hidráulicos o dañar bombas, etc., inmediatamente después el agua pasa por un desarenador donde las partículas inorgánicas de tamaño considerable como las arenas, sedimentan y son eliminadas antes de entrar al tratamiento secundario.

TRATAMIENTO SECUNDARIO: Desde el Tanque Distribuidor las aguas son llevadas a los “Reactores Anaerobios Híbridos de Flujo Ascendente (RAFA's)”, el agua que entra al RAHFA va ascendiendo lentamente y entra en contacto con las bacterias (biomasa) que se encuentran dentro  y que se alimentan de la materia orgánica presente en el agua, la cual es transformada por éstas en Biogas (compuesto principalmente en CO2, CH4, H2S).

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POSTRATAMIENTO O PULIMENTO: Una vez que el agua pasa el TRH indicado en el diseño de la planta de tratamiento, el efluente proveniente de los reactores se dirige hacia el postratamiento, que se basa en el uso de humedales artificiales con plantas flotantes, que imitan a una ciénaga natural de lirio acuático.

Para zonas tropicales se ha utilizado con gran éxito la ciénaga o humedal y para zonas frías estamos implementando el uso del conocido biofiltro o filtro percolador.

El agua sale del sistema integral de tratamiento logra cumplir con las normas requeridas (Generalmente la NOM 001, sin embargo es posible llevar el tratamiento hasta cumplir normas más exigentes como la NOM 003), con lo que se logra reducir considerablemente el impacto negativo que ejercen las aguas residuales en la salud del ambiente y la sociedad. Es para éste efecto que se utilizan los tratamientos Terciarios, de los cuales contamos con:

·  Sistemas de cloración

·  Sistemas de ozonificación

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¿QUÉ SON LOS SÓLIDOS Y EN QUÉ CONSISTE SU TRATAMIENTO?

El tratamiento biológico de aguas residuales produce distinto tipo de lodos dentro de cada uno de los procesos individuales. El propósito de la digestión es reducir la cantidad de materia orgánica y el número de los microorganismos presentes en los sólidos que causan enfermedades.

El agua es el componente principal. El contenido en agua depende del tipo de lodo y del tipo de estabilización (aeróbica o anaeróbica). El lodo crudo tiene un contenido generalmente de 93% a 95% de agua. De manera que la deshidratación o secado es necesario para su uso posterior.

Los lodos extraídos tras el proceso de tratamiento de aguas con nuestra Tecnología Ai'ta en RAHFA'S salen del reactor ya estabilizados. El lodo que ha pasado por algún proceso de eliminación de contaminantes (estabilización) recibe el nombre de biosólido, el cual es un compuesto amigable para el ser humano y que puede ser usado como fertilizante o abono en los jardines, las cosechas o cualquier área verde sin temor de causar daño.

En México, la ausencia de una regulación en torno al manejo de lodos producidos durante el tratamiento de las aguas residuales, propició que casi todas las plantas construidas hasta la mitad de la década de 1990 carezcan de instalaciones específicas para el tratamiento de estos lodos. Ante esta problemática, el gobierno de México, publicó recientemente la norma oficial mexicana que regulará la disposición y el reúso de los lodos generados en plantas de tratamiento de aguas residuales (NOM-004-SEMARNAT-2002).

La digestión anaerobia ha sido utilizada ampliamente para estabilizar lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas,  con bastante éxito en zonas de clima tropical, y aguas residuales concentradas como las industriales (destilerías, cervecerías, malherías, papeleras, alimentos, etc).

La digestión anaerobia no se limita solamente a remover la materia orgánica del agua residual, existen otras aplicaciones tales como: 

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Sulfato reducción: aplicado para la remoción y recuperación de sulfuros y metales pesados

Los sulfuros formados biológicamente forman precipitados altamente insolubles con metales pesados tales como cobre o zinc. Si los iones metálicos de estos precipitados están presentes en una alta concentración, ellos pueden ser recuperados para su reutilización en la industria.

Los sulfuros formados biológicamente pueden ser parcialmente reoxidados bajo condiciones microaerófilas por bacterias quimiotróficas (sulfoxidación), a la forma insoluble de azufre elemental. El azufre elemental sedimentado puede ser recolectado para su reutilización industrial. La sulfoxidación puede ser utilizada en postratamientos de aguas residuales y para limpiar gases.

Desnitrificación: Es un proceso anóxico en el cual los nitratos son reducidos a nitrógeno gaseoso. Las desnitrificación es utilizada en postratamientos de aguas residuales para remover nutrientes.

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ZEOLITAS

La Zeolita es un mineral que pertenece al grupo de los aluminosilicatos, básicamentehidratados del sodio del potasio del calcio en los cuales el agua se sostiene en lascavidades de los enrejados. Los enrejados se cargan negativamente y sostienenlibremente los cationes tales como calcio, sodio, amonio, y potasio. Su capacidad de intercambiar un catión por otro se conoce como su capacidad de intercambio del cation - o CIC.

Catalizador en la industria química: son muy importantes para muchos procesos

en petroquímica.

Las zeolitas, debido a sus poros altamente cristalinos, son consideradas como un

tamiz molecular, pues sus cavidades son de dimensiones moleculares, de modo

que al pasar las aguas duras, las moléculas más grandes se quedan y las más

pequeñas siguen su curso, lo cual permite que salga un líquido más limpio, blando

y cristalino. Paul Weisz descubrió en 1960 que algunos de estos tamices

moleculares presentan selectividad de forma por lo que son altamente específicos

para algunas aplicaciones catalíticas.9

Pero esta capacidad tamizadora es limitada. Debido al diminuto tamaño de los

poros, el agua que ingresa deberá tener una cantidad muy baja de sólidos y de

turbiedad; de lo contrario la resina se tupirá rápidamente, haciendo el proceso

económicamente inviable.

Su estructura cristalina está formada por tetraedros que se reúnen dando lugar a

una red tridimensional, en la que cada átomo de oxígeno es compartido por dos

átomos de silicio, formando así parte de los minerales tectosilicatos.

El agua y muchos otros compuestos pasan a través de los poros de la zeolita.

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