Tratamiento Secundarios TAR

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sistemas de tratamiento de aguas residuales

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TRATAMIENTOS SECUNDARIOSTRATAMIENTOS BIOLGICOS

ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESCintica de FermentacionesLos sistemas de tratamiento secundario de aguas residuales son procesos de fermentacin.En este proceso una poblacin heterognea de micro-organismos degrada la materia orgnica presente en el agua.As obtiene materia y energa metablicas para su propagacin y mantencin de viabilidad. Por ello resulta conveniente conocer ciertos elementos fundamentales de la teora de procesos de fermentacin. Cintica de Crecimiento MicrobianoCINTICAReproduccinCuantificacinSlidos Suspendidos Voltiles SSV Bacterias: Fisin Binaria Levaduras: Yemacin Hongos: Crecimiento MicelialTratamientos biolgicosAerobioAnaerobioMixto: Anaerobio - AerobioLa clasificacin de los tratamientos biolgicos puede ser segn:1. UTILIZACIN DEL OXGENO

Biomasa suspendidaBiomasa adheridaTratamientos biolgicos

2. DISPOSICIN DE LA BIOMASAMezcla completa (agitados)Flujo pistn (no agitados)3. TIPO DE FLUJOTratamientos biolgicos

Por lotes (batch)Continua4. OPERACINTratamientos biolgicos

Tratamientos biolgicosMATERIA ORGNICA EN LAS AGUAS RESIDUALESNUEVASPRODUCTOSCLULASFINALESTratamientos biolgicosREACTOR AEROBIO(20 C)REACTOR ANAEROBIO(35 C)Lodo a tratar Lodo estabilizado60 Kg DQO 10 Kg DQO100 Kg DQO 10 Kg DQO100 Kg DQO 10 Kg DQOElectricidad para aireacinMetano31 m3CalorElectricidadMximo 195 KWHMximo 78 KWHTratamientos biolgicosVENTAJAS de los procesos anaerobios frente a los aerobios:Tratamiento directo de aguas altamente contaminadas a elevadas VCOs.< Produccin de lodos costo de tratamiento y vertido de stos.Produccin de gas metano energa til.No necesita aireacin balance energtico +.Preservacin prolongada de los lodos, en forma activa.Estabilidad y facilidad de re-arranque.Baja necesidad de nutrientes.Tratamientos biolgicosDESVENTAJAS de los procesos anaerobios frente a los aerobios:

Puesta en marcha delicada. Puede resultar sensible a txicos y/o inhibitorios.de los efluentes a tratar. Recuperacin ms lenta frente a sobrecarga.Sistemas de Tratamiento AerobiosCon biomasa suspendidaSistema de lodos activosReactor batch secuenciado (SBR)LagunasCon biomasa adheridaFiltros percoladoresContactores biolgicos rotatoriosLodos ActivosTanqueOxidacinSedimentadorSecundarioPurgade LodoReciclo de lodosEfluenteVAfluenteLodo ActivosHay muchas variantes de un sistema de Lodos Activos:Convencional (largo : ancho = 10 : 1)

Mezcla CompletaAlimentacin escalonada

Lodo ActivosContacto y estabilizacinAireacin prolongadaZanjas de oxidacinDeep Shaft

INFLUENTE ROTOR Trapezoidal EFLUENTE Purga LodosLodos Activos

Lodos Activos

Lodos Activos

Esquema de un Lodo ActivoTanqueOxidacinSedimentadorSecundarioPurgade LodoRecicloEfluenteVQ+a Q.X,SQsXsSQp Xr Sa Q.Xr.SQ,S0Estado estacionario

Temperatura y propiedades del fluido constantes

Depuracin en el sedimentador secundario despreciable

depende de s de acuerdo a MonodYx/s es constante

Concentracin celular (biomasa activa) se expresa como SSV

Concentracin de sustrato limitante se expresa como DBO o DQO

CONSIDERACIONES DEL DISEO Y OPERACINBalance de masa al sistemaAcumulacin = Entrada - salida + generacin neta

0

Kd: coeficiente de descomposicin endgenaEc1Tiempo de residencia de lodos (c) Biomasa en reactorc= Velocidad generacin neta biomasa

Ec 2De Ec. 1 y 2:

En estado estacionario la velocidad neta de generacin de biomasa es igual a la velocidad de purga de biomasaBalance de biomasa al tanque de oxidacinAcumulacin = Entrada - salida + generacin neta

Ec3

: TRH: Tiempo de Residencia Hidrulico

Balance de sustrato al tanque de oxidacinAcumulacin = Entrada - salida - consumoEc 4

Reemplazando Ec 4 en Ec 2:

Rearreglando:

Valores tpicos de constante cinticas para lodos activados en el caso de aguas residuales domsticas a 20Ck=M/YX/SConstanteUnidadesValorIntervaloTpicoKd-12 105Ksmg DBO5/L25 10060Ksmg DQO/L15 7040Yx/smg SSV/mg DBO50,4 0,80,6kDd-10,025 0,0750,06Parmetros de Operacin

Carga volumtrica aplicada (CV):

F/M:1. Criterios de carga: Parmetros de Operacin (cont.)2. Tiempo de Residencia Celular,c:Se define como el cuociente entre la biomasa en el tanque y la velocidad de generacin de biomasa.Su valor oscila entre los 3 y 14 das. 3. Rendimiento de Produccin de lodos, Yx/s:Se define como el cuociente entre la velocidad de produccin de lodos y la velocidad de remocin de DBO. Este valor se sita entre 0.3 y 0.94. SedimentabilidadIVL: ndice volumtrico de lodos: Corresponde al volumen de 1 g de materia seca (MS) del lodo activado luego de 30 minutos de sedimentacin. (mL/g)

V lodos: volumen de lodos producidos en 1L de muestra a los 30 min, mLMS: masa de slidos suspendidos totales de la muestra, mg.Parmetros de Operacin (cont.)Calidad lodos (IVL)Excelente: 50Buena: 50-100Razonable: 100-150Mala: >150

Fango voluminoso (bulking)CausasCrecimiento de organismos filamentososBaja contenido de oxgeno disuelto (tpico2 mg/L)Deficiencia de nutrientes (N o P)Bajos F/M (org. Filamentosos)Altos F/M (flculos dispersos pequeos)pH35C se produce deterioro de los flculosParmetros de Operacin (cont.)Efecto de la temperatura

rT : Velocidad de reaccin a T Cr20 : Velocidad de reaccin a 20C : Coeficiente de actividad-temperatura (Tpico para lodos activados: 1,04)T : Temperatura, CTransferencia de Oxgeno Existen diversas formas de realizar la airea- cin, incrementndose la eficiencia mediante la utilizacin de oxgeno en vez de aire.

Para calcular el requerimiento de oxgeno, una de las relaciones ms usadas es la frmula de Eckenfelder:DO2 = K1 * DBO + K2 * SST

donde DO2 es la demanda de oxgeno y K1 y K2 son constantes cuyos valores comunes son 0.53 y 0.15 Requerimientos de oxgenoRequerimiento de oxgenoFlujo msico de DQO utilizadoFlujo msico transformado en biomasa-=

YO2: 1,42 kg O2/kg SSVRequerimientos de oxgenoRequerimiento de oxgenoFlujo msico de DBO utilizado (DBOu)Flujo msico transformado en biomasa-=

DBO5 = 0,68 DBOuRequerimientos de oxgeno

Otros:

EO2T: Eficiencia de transferencia de oxgeno en terrenoEO2N: Eficiencia de transferencia de oxgeno en condiciones normales (20C, 1 atm): Razn entre el KLA de aguas servidas y el de agua limpia: Razn entre concentracin de saturacin de oxgeno para agua residual y limpiaCst: Concentracin de oxgeno saturado en condiciones de terrenoC: Concentracin de oxgeno deseada en el agua: Coeficiente de correcin por temperatura, 1,024Cs: Concentracin de oxgeno saturado en condiciones normales (20C , 1 atm)T: Temperatura agua resdual, COtros (cont.):Valores de :Difusores burbuja gruesa: 0,4 0,8Difusores de burbuja fina: 0,4 0,9

Valores de :Rango: 0,7 0,98Tpico para aguas residuales: 0,95EO2N: EO2N = *H

: % transferencia de oxgeno de cada difusor/m.c.a.H : altura reactor

m.c.a. =m de columna de aguaEficiencia de Transferencia de Oxgeno

m.c.a. =m de columna de aguaCaudal total de aire

N difusores = caudal aire requerido / caudal difusorParmetros tpicos de lodos activados

c: tiempo retencin de lodos; : TRH, : factor de recirculacina:kg NKTaplicada/SSVLMd; NKT: Nitrgeno Kjeldahl totalREACTOR DISCONTINUO SECUENCIAL (para la eliminacin de C)LlenadoAfluente DegradacinbiolgicaDecantacinVaciadoefluentePurga lodos(Opcional)AireAire

REACTOR DISCONTINUO SECUENCIALLAGUNAS AEROBIAS

AIREADAS

FACULTATIVAS

ANAEROBIASLAGUNASParmetroAerobiaAireadaFacultativaAnaerobiaProfundidad (m)0.18 0.31.6 4.50.6 1.52.4 3.0TRH (das)2 62 -107 3030 50Carga DBO (kg/H/d)100 225-22 56336 790Remocin DBO (%)80 9585 9975 8550 70Algas (mg(L)100010 - 500PARMETROS DE DISEO DE LAS LAGUNASLAGUNA FACULTATIVA

FILTROS PERCOLADORESLlamados filtros aerobios, filtros percoladores o biofiltros. En realidad son reactores de lecho fijo con la masa microbiana inmovilizada sobre la superficie de un soporte slido, generalmente piedras. Se piensa errneamente que la depuracin se debe a un proceso de filtracin y no por una transformacin biolgica. El problema es que se operan a velocidades de dilucin mayores a las adecuadas, obteniendo eficiencias de depuracin menores. El agua es alimentada por goteo o por aspersin sobre el lecho, el cual no est inundado por lo que se requiere aireacin adicional.FILTROS PERCOLADORES (cont.)El tamao de los orificios debe ser tal que evite la filtracin. La masa microbiana (bacterias principalmente, hongos algas y protozoos), se adhiere a la superficie del soporte. Luego del biofiltro es necesario un sedimentador, para la masa microbiana que se desprende del soporte. Si el reactor tiene una altura superior a los 3 m, se producen problemas estructurales al usar piedras comunes.FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

FILTROS PERCOLADORES (cont.)

CONTACTORES BIOLGICOSO BIODISCOS

La rotacin tambin permite eliminar el exceso de m.o. por los esfuerzos cortantes que se originan, mantenindose en suspensin los slidos arrastrados. As, son transportados desde el reactor hasta el sedimentador secundarioLa gran cantidad de m.o. adheridos permite resistir mejor las sobrecargas hidrulicas y orgnicas.CONTACTORES BIOLGICOSO BIODISCOS (cont.)

Esquema tpico de RBCs para el tratamiento secundario

Flujo paralelo al ejeFlujo perpendicular al ejeAlimentacin escalonadaAlimentacin graduada

FBCFAC

Carga Hidrulica1 - 4.5 x 1