Tratamiento Aguas Residuales

TEMA 7: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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CONTAMINACIN DEL AGUA

1. INTRODUCCIN

2. CONTAMINANTES DEL AGUA

2.1. CONTAMINANTES FSICOS

2.2. CONTAMINANTES QUMICOS

2.3. CONTAMINANTES BIOLGICOS

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origen natural

origen antropognico: vertidos directos/indirectos

CLASIFICACIN DE LAS AGUAS SEGN SU PROCEDENCIA

Aguas fecales o sanitarias

Aguas domsticas

Aguas comerciales, agrcolas e industriales

AGUAS RESIDUALES URBANAS O MUNICIPALES

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Aguas fecales o sanitarias.- aquellas que contienen residuos excretados por los humanos.

Aguas domsticas.- producidas en zonas residenciales, cocinas, baos, lavado de la ropa.

Aguas comerciales, agrcolas e industriales.- aquellas que proceden de estas tareas. Las aguas residuales de la industria incluyen los residuos sanitarios de los empleados, las

aguas del proceso de manufactura, las aguas de lavado y las de calentamiento y

enfriamiento. Tienen unas caractersticas y composicin muy definida y diferentes de todas

las dems e incluso diferentes entre los distintos tipos de industrias.

AGUAS RESIDUALES URBANAS O MUNICIPALES; engloban aguas negras o fecales,

aguas de lavado domstico, aguas provenientes del sistema de drenaje de calles y avenidas,

aguas de lluvia y lixiviados.

Se recogen en sistemas de alcantarillado pblico y se envan a centros de tratamiento.

Salvedad de la mayora de aguas industriales

cuya contaminacin es muy especfica y de difcil tratamiento.

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La clasificacin de las aguas residuales industriales es la

siguiente:

Domsticas

de Proceso

de Refrigeracin

* de un solo paso

* de recirculacin mltiple

TODAS LAS OPERACIONES INDUSTRIALES

PRODUCEN AGUAS RESIDUALES

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Uso domstico: turbidez, slidos disueltos, coliformes y

compuestos txicos (metales y pesticidas).

Uso industrial: slidos disueltos y en suspensin.

Uso riego: slidos disueltos, metales pesados, sulfatos y

coliformes.

Uso recreacional: turbidez, txicos y coliformes.

Uso conservacin de la vida acutica: oxgeno disuelto, pH,

compuestos organo-clorados, pesticidas y metales pesados.

USOS DEL AGUA

La calidad del agua no es un trmino absoluto,

sino que es un concepto que se relaciona con el uso

o actividad a que se destina: agua potable, uso industrial,

recreacin, riego, conservacin de la vida acutica,

generacin de energa elctrica.

AGUA CONTAMINADA!

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CARACTERIZACION Y EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AGUA

Los agentes contaminantes del agua son de tipo biolgico, qumico y fsico

pH

Temperatura

Turbidez

Conductividad

DBO

DQO

Nitrgeno

Bacterias

Virus

Parsitos

Parmetros a medir

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Contaminantes qumicos:

Pueden ser orgnicos o inorgnicos. Llegan al agua procedentes de actividades domsticas,

industriales y agropecuarias.

Compuestos orgnicos: destacan los hidrocarburos derivados del petrleo, y los compuestos creados por el hombre: plaguicidas, solventes industriales, aceites, detergentes y

plsticos. No son biodegradables.

Dao a la salud humana y el ecosistema

Compuestos inorgnicos.- Entre las inorgnicas estn las sales de metales como el mercurio y el arsnico.

Tienen carcter txico

Slidos suspendidos: Partculas de suelo, slidos orgnicos y slidos inorgnicos

Reduce fotosntesis, interrumpe cadenas trficas, transporta pesticidas, bacterias, metales txicos

Contaminantes fsicos: vertido de aguas a altas temperaturas y Radioistopos solubles en agua o que son biomagnificados en cadenas trficas

Pueden causar mutaciones del ADN, cncer, dao gentico

Calor

Contaminantes biolgicos: Corresponden a desechos orgnicos, tales como materia fecal y restos de alimentos. Tienen

la capacidad de fermentar consumiendo oxgeno. Contienen Agentes patgenos .- Son organismos capaces de producir o transmitir enfermedades.

PRINCIPALES AGENTES Y TIPOS DE CONTAMINACIN ACUTICA

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CONTAMINANTES QUMICOS CON EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA

SUSTANCIAS INORGNICAS

* Arsnico.- Cncer, dao a la sangre, hgado, sistema nervioso.

* Cadmio.- Cncer, problemas pulmonares, presin alta, anemia.

* Cromo.- Cncer?.

* Mercurio.- Dao al sistema nervioso y riones.

SUSTANCIAS ORGNICAS

* Benceno.- Dao cromosmico, anemia, leucemia

* Tetracloruro de carbono.- Cncer, dao al hgado, riones y sistema nervioso central

* Cloroformo.- Dao al hgado y riones

*Dioxinas.- Dao a la piel, cncer, mutaciones. Es la sustancia ms txica conocida

* Bifenilos policlorados (PCBs).- Dao a hgado, rin y pulmones

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S Contaminantes fsicos

CONTAMINANTES DEL AGUA

Temperatura Sabor y olor

Color Turbidez

Slidos Conductividad.

Radiactividad

Contaminantes qumicos

pH

Potencial xido-reduccin Amonio

Alcalinidad Dureza Oxgeno disuelto

Contaminantes orgnicos Nitrgeno y Fsforo

Metales pesados Gases Otros contaminantes

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S Contaminantes biolgicos


coliformes totales

coliformes termotolerantes coliformes fecales

Dentro de los coliformes termotolerantes estn presentes la Escherichia coli

y especies de los gneros Klebsiella y Enterobacter.

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S Contaminantes biolgicos


Coliformes Totales

Son bacterias aerbicas y anaerbicas facultativas,

gramnegativas, no formadoras de esporas, en forma de bastn

que fermentan la lactosa con formacin de gas de 24 a 48

horas a una temperatura de 35 a 37 C

Coliformes Termotolerantes

Los coliformes termotolerantes son un subgrupo de los

coliformes totales. La diferencia radica en que estos

organismos fermentan la lactosa con produccin de gas a los

44.50.2 C dentro de las 242 horas.

Los Coliformes Fecales como indicador bacteriolgico

Lo que se informa como coliformes fecales en laboratorio es en

realidad una lectura de los coliformes termotolerantes. Este subgrupo

incluye a aquellos coliformes que se desarrollan a una temperatura

elevada de 44.5 0.2 C, sean de origen fecal o ambiental. Como ya se

mencion antes, el grupo coliforme puede provenir de distintas

fuentes; adems de heces humanas y animales pueden provenir del

ambiente.

CLASIFICACIN DE SLIDOS

SLIDOS TOTALES

(700 ppm)

SLIDOS

SUSPENDIDOS

(200 ppm)

SLIDOS DISUELTOS

TOTALES

(500 ppm)

Orgnicos

(75 ppm)

Minerales

(25 ppm)

S. Sedimentables

(100 ppm)

S. no sedimentables

(100 ppm)

Orgnicos

(75 ppm)

Minerales

(25 ppm)

S. Coloidales

(50 ppm)

S. disueltos

(450 ppm)

Orgnicos

(40 ppm)

Minerales

(30 ppm)

Orgnicos

(160 ppm)

Minerales

(290 ppm)

Respirmetro de WARBUG

CLASIFICACIN DE SLIDOS EN AGUAS RESIDUALES

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TRATAMIENTOS DEL AGUA

Clasificacin segn el tamao de la partculas presentes en el

agua

EJEMPLO TAMAO pL NIVEL DE DEPURACIN

Rocas 1 m 0

Piedras 10 cm 1

Guijarros 1 cm 2 Depuracin primaria

Flculos 1 mm 3

Partculas en suspensin100 m 4

Materia supracolidal 10 m 5 Depuracin secundaria

Materia coloidal 1 m 6

Partculas disueltas 0,1 m 7

Depuracin terciaria

Las fronteras de la clasificacin no son cerradas El rdto de la operacin se expresa en funcin de Ce y Cs

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TRATAMIENTOS DEL

AGUA

PREDESBASTE

(Pala mecnica)

DESBASTE GRUESO

DESBASTE FINO

DESARENADO

DESENGRASE

Medida de caudal

DECANTADOR PRIMARIO Lodos

primarios

Espesador por gravedad REACTOR BIOLGICO

DECANTADOR SECUNDARIO Lodos biolgicos

ESPESADOR POR FLOTACIN

Agua depurada

Tratamiento terciario Desinfeccin

AGUA RESIDUAL URBANA BRUTA

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CONTAMINANTES QUMICOS CON EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA

TECNOLOGIAS CONVENCIONALES

*Los procesos transcurren de manera secuencial;

en tanques y reactores independientes a velocidades altas

TECNOLOGAS NO CONVENCIONALES

*Los procesos se desarrollan en un nico reactor

a velocidades similares a las de los procesos naturales

APORTE DE ENERGA EXTERNA

SIN APORTE DE ENERGA EXTERNA

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TRATAMIENTO PRIMARIO

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TAMIZ

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TAMIZ ESTTICO

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TAMIZ ROTATIVO

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Fig 2.- Reja de limpieza mecnica

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Fig.3.- Sistema de rejas curvas

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Fig.5.- Desarenador aireado

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Fig.6.- Decantador cilindrico-cnico

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Fig.7.- Decantador rectangular

Fig.8.- Decantador circular

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DECANTADOR DE SECCIN CIRCULAR Y SISTEMA DE LIMPIEZA MECNICO

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DIFUSOR

DECANTADOR-FLOCULADOR

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A f l u e n t e

A i r e C m a r a d e a i r e a c i n

C m a r a d e

d e c a n t a c i n

E f l u e n t e

A b e r t r a d e

6 a 1 3 m m

A l t u r a d e l a

m a n t a d e l o d o s

L i c o r

D e p s i t o

d e l o d o s

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TRATAMIENTO SECUNDARIO

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Tratamiento Biolgico

En la zona de tratamiento secundario algunas veces se aaden reactivos para favorecer la eliminacin de fsforo, o de slidos

coloidales. A este tratamiento qumico no se le debe considerar un

tratamiento secundario.

El tratamiento secundario es un tratamiento biolgico que persigue transformar la materia orgnica del agua residual en

materia celular, gases, energa y agua mediante la actividad de los

micro organismos. A su vez se retienen tambin slidos en

suspensin y slidos coloidales. Algunas veces se generan

problemas por el crecimiento de microorganismos indeseables.

Si bien todos los tratamientos biolgicos consiguen disminuir la D.B.O5 ,

solamente se consigue eliminar nitrgeno y fsforo si se disea el proceso para ello.

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REACTOR BIOLGICO

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Biodiscos

EfluenteInfluente

Fig. 4.13.- Esquema de un sistema de biofiltros

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Balsa de fangos activos aireada mediante difusores sumergidos. Se observa claramente la zona de accin de cada difusor.

Balsa de fangos activos aireada mediante turbinas

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IMAGEN DE UN FLOCULADOR

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ESQUEMA DE UN TANQUE DE FLOCULACIN

C o n c e n t r a d o r d e f a n g o s

D i s p o s i t i v o d e p u r g a

a u t o m t i c a

S a l i d a d e a g u a

d e c a n t a d a

F l o c u l a n t e

M o t o r

N u b e d e

f a n g o s

N u b e d e

f a n g o s

V a c i a d o

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S Decantador secundario circular y de

limpieza mecnica

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Decantador secundario. El agua clarificada en este elemento es el agua tratada. De su fondo se extraen los fangos secundarios.

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TRATAMIENTO TERCIARIO

PROCESO

UNITARIO

Contaminante tpico

eliminado

Aireacin

Gases disueltos

Adsorcin con

carbn activo

Materia orgnica

disuelta

Filtracin

Materia inorgnica

disuelta (iones)

Intercambio inico

Materia inorgnica

disuelta (iones)

Separacin por

membrana

Materia inorgnica

disuelta (iones)

Desinfeccin

Bacterias y Virus

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Tratamiento de aguas residuales

Otras tcnicas

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Estructura del carbn activo

CARBN GRANULAR CARBN EN POLVO

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smosis inversa

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Electrodilisis

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TRATAMIENTO TERCIARIO: DESINFECCIN

Consiste en la eliminacin de microorganismos patgenos presentes en el agua

residual

Hay que diferenciar el concepto de desinfeccin y esterilizacin

Principales enfermedades que se evitan: gastroenteritis, bronquitis, afecciones del

sistema nervioso, afecciones intestinales.

Los tres tipos de microorganismos que las ocasionan: bacterias, virus, quistes

amebianos.

Los agentes productores de enfermedades en orden de frecuencia son:

- Salmonellas, causantes de fiebres tifoideas y otros desrdenes

intestinales.

Shigellas, responsables de enfermedades diarreicas.

Entamoeba histolytica y Entamoeba coli, productoras de disentera.

- Enterovirus: virus poliomiltico, el virus A de la hepatitis infecciosa y el

adenovirus, asociados a las enfermedades entricas y otras afecciones ms

complejas.

Vas de entrada: respiratoria o digestiva

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CARACTERSTICAS DE UN DESINFECTANTE IDEAL

- ser capaz de destruir microorganismos patgenos

realizar la desinfeccin en un tiempo prudencial

no producir efectos perjudiciales para los usuarios, ni tener color, olor

o sabor desagradable

ser fcilmente manipulable y almacenable

tener un anlisis fcil y rpido, a ser posible automtico

poseer un tiempo de permanencia de actividad adecuado

no ser excesivamente caro

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TIPOS DE DESINFECCIN

- La desinfeccin puede realizarse por varios procedimientos:

* Desinfeccin fsica.- se emplean agentes fsicos como el calor, la luz

o la radiacin ultravioleta.

* Desinfeccin qumica.- empleando productos qumicos como el cloro

y el ozono y sus compuestos.

* Desinfeccin Mecnica.- no es especialmente empleada, sino que su

actuacin es consecuencia de un proceso secundario de su misin

principal.

* Desinfeccin por radiacin.- se realiza por radiacin

electromagntica de rayos gamma. La radiacin gamma se emplea

para desinfectar y esterilizar aguas potables.

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TRATAMIENTO TERCIARIO

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CONSTITUYENTES MS COMUNES DE LODOS

materia orgnica

metales

compuestos qumicos inorgnicos

organismos

La composicin de los lodos depende:

Origen del agua a tratar (urbano, industrial,...)

Proceso de depuracin: biolgico o Fco-Qco.

Los objetivos finales del tratamiento de lodos son:

-Reduccin o eliminacin de olores molestos

-Reduccin del volumen al mximo

-Descomposicin de la materia orgnica

Materia orgnica e

inorgnica inerte +

materia orgnica no

estabilizada

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CONSTITUYENTES MS COMUNES DE LODOS

Los principales tratamientos que se les aplican a los sedimentos

son: -Acondicionamiento

-Espesamiento

-Deshidratacin

-Digestin anaerobia

-Digestin aerobia

-Incineracin.

El proceso normal de los sedimentos consiste en un espesamiento

para reducir el volumen total a manejar y un tratamiento biolgico

o trmico para su estabilizacin.

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PRINCIPALES TRATAMIENTOS DE LODOS

ACONDICIO-

NAMIENTO

ESPESAMIENTO

INCINERACIN

DESHIDRA-

TACIN

DIGESTIN

AEROBIA

Modificacin

de

caractersticas

Concentracin

de

materia slida

Eliminacin

(parcial) de

agua

Reduccin

biolgica de

materia orgnica

Destruccin

de la materia

orgnica

DIGESTIN

ANAEROBIA

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ESQUEMA DE UNA LINEA DE LODOS COMPLETA

LODOS

PRIMARIOS

LODOS SECUNDARIOS

ESPESADOR POR

GRAVEDAD

ESPESADOR POR

FLOTACIN

MEZCLA LODOS CONCENTRADOS

DIGESTOR AEROBIO DIGESTOR

ANAEROBIO

DESHIDRATACIN DE LODOS

SECADO TRMICO

VERTEDERO COMPOSTAJE FERTILIZANTE

acondicionamiento

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ACONDICIONAMIENTO DEL LODO

Etapa a la que se somete el lodo antes de su concentracin

Podemos diferenciar: ACONDICIONAMIENTO FSICO/QUMICO/TRMICO; etc.

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ESPESAMIENTO DEL LODO

Los tratamientos aplicados son:

GRAVEDAD FLOTACIN

CENTRIFUGACIN FILTRACIN

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espesador

TRATAMIENTO DE LODOS

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TRATAMIENTO DE LODOS

TR

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LODOS: ESPESADOR POR GRAVEDAD

Conducto dedescarga de

lodos

Conducto dealimentacin

Cuchilla separadorade espuma

Reductor

Rasqueta

Rasqueta

Soporte deldesnatador

Distribuidor dealimentacin

Cuchillas y gomas

Rebosadero

Unidad motriz

Plataforma

PantallaRebosadero

Conducto dealimentacin

Conducto dedescarga de lodos

Pantalla

Motor

Recogidade espuma

TR

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LODOS: ESPESADOR POR FLOTACIN

Flotador por aire disuelto utilizado para el espesamiento del fango activado en exceso

TR

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LODOS: ESPESADOR POR FLOTACIN

Flotador por disuelto utilizado para el espesamiento del fango activado en exceso

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LODOS: ESPESADOR POR CENTRIFUGACIN

TR

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LODOS: FILTRACIN

Los filtros ms utilizados son:

Lechos de arena Filtracin a presin Filtros de banda Filtracin a vaco

TR

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LODOS: FILTRO DE ARENA

TR

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LODOS: FILTRO A PRESIN

Alimentacin

Filtrado

Tela Filtrante

TR

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LODOS: FILTRO A PRESIN

Filtro prensa de placas

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LODOS: FILTRO DE BANDA

TR

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LODOS: FILTRO DE BANDA

Etapas bsicas proceso deshidratacin filtros banda

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LODOS:FILTRACIN A VACO

Torta empapada

con lquido filtrado

Distribuidores

del agua

Tambor

Dispositivo

de agitacin

Formacinde la torta

Zona dedescarga

Zona dedeshidratacin

Zona delavado

Cilindro

Vlvulagiratoria

Raspador

Torta empapada con

lquido de lavado

TR

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LODOS:DIGESTIN ANAEROBIA (1)

TR

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LODOS:DIGESTIN ANAEROBIA (1)

Salida de

sobrenadante

Salida de lodo digerido

Alimentacin

de lodo bruto

GasGas

Gas

Sobrenadante

Lodo en digestin

Calentador

de lodos

ETAPA 1 ETAPA 2

TR

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LODOS:SECADO CONTINUO

TR

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AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Tratamiento

Visin integrada de aguas y fangos

Pretratamiento: Desbaste, Homogenizacin Tratamiento primario

Flotacin para separacin de grasas Decantacin convencional

Tratamiento secundario Fsico-qumico: en caso de elevado contenido coloidal. Elevada produccin de fango primario y poco estable.

Tratamiento biolgico: - Fango activo en suspensin de media o baja carga

- Fango adherido de lecho fijo mvil

- Tratamiento anaerobio

Tratamiento Terciario: - Eliminacin de nitrgeno

- Eliminacin de SS y DQO no biodegradable por proceso fsico-qumico

para recirculacin de aguas

- Reduccin de la produccin de fangos mediante la aplicacin de ozono,

biologa o mecnica

TR

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INDUSTRIA PAPELERA

Tipos de procesos:

Normalmente pasta blanqueada

Procesos Qumicos:

- Proceso Kraft:

- Digestin Alcalina (NaOH, Na2S) de

la madera que disuelve 40-50% de los

slidos secos

- Residuos: Lejas negras, aguas de

lavado y de blanqueo

- Proceso al Bisulfito: Digestin cida de la

madera

Procesos mecnico y termomecnico

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INDUSTRIA PAPELERA Pasta empleada: Nueva o reciclada (requiere destintado)

Tipos de papel: Desde papel fino a papel embalaje y cartn

Aditivos empleados:

- Cargas de minerales: Caolin, CO3Ca, Talco, TiO2

- Cargas orgnicas (almidn, latex)

- Tintes, sulfato de aluminio

Aguas residuales

- Contaminacin en forma de fibras y aditivos que estn en parte solubles

- Circuitos de agua

* Sistema primario: Reutilizacin en ciclo corto de las fibras que

escapan en el drenaje de la masa de la maquina de papel

* Sistema secundario: Recibe el agua de las cajas de succin,

enjuagues, etc. e incluye un sistema para recuperar fibras por

flotacin

* Sistema terciario: Fuera de la mquina

SS y DQO:

SS: muy variable: Hasta 5000 mg/l

DQO filtrada: 200-1000 mg/l (con destintado)

DBO5: 0.3 0.5 DQO

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EJEMPLOS DE PLANTAS REALES

Tanque

Homogenizacin

Neutralizacin

Coagulacin

Anaerobio

Fango activo

Ablandamiento ???

Papel embalaje. Pasta de papel reciclado

Pasta nueva

Mayor consumo de agua

Menores concentraciones de DQO y DBO5 No anaerobio

Tanque

Homogenizacin Tratamiento

Fisico-qumico

Fango activo

Lecho fijo

movil

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Caractersticas del agua bruta : DQO: 4000 mg/l

SST: 3400 mg/l

N-NH4: 5 mgN/l

Tratamiento: TRATAMIENTO PRIMARIO: Decantacin

TRATAMIENTO SECUNDARIO: F-Q; Biofiltracin.

Decantacin

TRATAMIENTO DE FANGOS: Deshidratacin por

centrifugacin

PAPEL RECICLADO

EJEMPLOS DE PLANTAS REALES

Tratamiento Aguas Residuales

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