Tecnologías para el Tratamiento de Aguas Residuales Ing. Guillermo León Suematsu Asesor Técnico ANEPSSA PERÚ 22 de Junio de 2012.

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1 Tecnologías para el Tratamiento de Aguas Residuales Ing. Guillermo León Suematsu Asesor Técnico ANEPSSA PERÚ 22 de Junio de 2012

2 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Pre- Tratamiento avanzado Tratamiento primario Tratamiento secundario Desinfección Disposición final Río Mar Lago Lodos Uso Acondicionamiento Remoción de sólidos Remoción de materia orgánica Remoción de nutrientes y orgánicos inorgánicos disuelto Remoción de organismos patógenos Dilución

3 TRATAMIENTO DE LODOS Lodos Deshidratación Concentración Digestión Incineración Disposición final Relleno sanitario Mar Uso Adensamiento Estabilización Reducción de humedad Reducción de volumen Confinamiento

4 Secuencia del Tratamiento de Aguas Residuales (objetivo de calidad)

5 Pretratamiento Cribado: Rejas, militamices Desarenadores Separadores de grasa – Trampas de grasa Tanques de compensación

6 REJILLAS DE LIMPIEZA MANUAL

7 Pretratamiento

8 Rejas de Limpieza Mecánica

9 Planta de Cribas Rotatorias, Bahia Blanca, Argentina

10 Desarenación con aeración

11 Tratamiento Primario QUÍMICO Neutralización Coagulación FÍSICO o MECÁNICO Sedimentación Flotación Tratamiento primario avanzado: Tratamiento mecánico químicamente asistido Tratamiento anaerobio

12 Sedimentación

13 Tanque Imhoff

14

15 Tratamiento Secundario o Biológico De crecimiento biológico adherido Filtros biológicos Discos Rotatorios de Contacto De crecimiento biológico en suspensión Lodos activados Lagunas de estabilización

16 OXIDACIÓN BIOLÓGICA AEROBIA OXIDACIÓN CHONS + O 2 CO 2 + NH 3 + OTROS + ENERGÍA SINTESIS CHONS + O 2 + ENERGÍA C 5 H 7 NO 2 RESPIRACIÓN ENDÓGENA C 5 H 7 NO 2 + O 2 CO 2 + NH 3 + H 2 O + ENERGÍA 40-60% ENERGÍA PARA REPRODUCCIÓN Bacterias

17 FILTROS PERCOLADORES ESQUEMA GENERAL

18 Biofiltros de flujo horizontal

19 Biofiltros de flujo vertical

20 Discos Rotatorios de Contacto

21 Lodos Activados

22 Tratamiento preliminar Sedimentador primario Tanque de aeraciónSedimentador secundario Desinfección Efluente Recirculación de lodos Bombeo de lodos Agua residual cruda Digestores de lodos Lechos de secado de lodos Lodos Activados

23 Lodos activados por aeración extendida

24 Lodos Activados Tipo Secuencial (SBR)

25 Difusores Difusor de membrana Difusor de tubo Tanque de aireación con parrilla de difusores

26 Sopladores

27 Aireación por agitación mecánica

28 Sistemas combinados de crecimiento adherido y en suspensión

29 ALGAS BACTERIAS CO2, NH4 +, PO4 3- O2O2 NUEVAS CELULAS MATERIA ORGÁNICA NUEVAS CELULAS LUZ

30 LAGUNA FACULTATIVA INFILTRACIÓN AGUA RESIDUAL EFLUENTE EVAPORACIÓN

31 Lagunas de Estabilización Lagunas de Ventanilla

32 PTAR Totora - Ayacucho

33 33 Biodegrabilidad de las aguas residuales Desecho biodegradable – usar cualquier proceso biológico Desecho biodegradable – usar biofiltros o lagunas de estabilización Desecho no biodegradable o poco biodegradable – no usar métodos biológicos

34 34 Desinfección con cloro Es el método más usado para el tratamiento de aguas residuales domésticas Destruye los organismos patógenos al ser inactivados mediante la oxidación del material celular Tiene un largo historial como desinfectante efectivo Tiene ciertos limitantes en términos de salubridad y seguridad

35 35 Trihalometanos, los ácidos haloacéticos (HAA5), bromatos y cloritos TRIHALOMETANOS Cloroformo Bromodiclorometano Dibromoclorometano Bromoformo SUBPRODUCTOS DE LA DESINFECCIÓN

36 36 Destruyendo un paradigma: “la desinfección de aguas residuales no genera trihalomentanos” Estudios en plantas de España (1) ; dosis menores de 10 mg/L, efluentes secundarios y terciarios, con y sin exposición a UV. THMs inferiores a 20 μg/L Menor a la norma UE: 150 µg/L Menor al la norma UE (2009): 100 µg/L Razones: concentraciones significativas de amonio, formación de cloraminas. Efecto desinfectante de las cloraminas y menor reactividad con la materia orgánica (1) Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), UPC y UB (España)

37 Radiación Ultravioleta

38 38 Desinfección con Ozono

39 Tratamiento Terciario o Avanzado Remoción de nutrientes N: Nitrificación – denitrificación Intercambio iónico Cloración al punto de quiebre Sistemas naturales P: Adición de sales metálicas Coagulación con cal y sedimentación Sistemas naturales Remoción de orgánicos e inorgánicos disueltos Orgánicos disueltos: Adsorción en carbón activado Ozonización Metales pesados Precipitación química Intercambio iónico Inorgánicos disueltos Intercambio iónico Ósmosis inversa Electrodiálisis

40 Remoción de Nitrógeno

41 PTAR Duisburg Kaßlerfeld - Alemania

42 Microfiltration Ultrafiltration Nanofiltration RO SALOBRE TAMANO DE LOS POROS TAMANO DE LOS POROS RO MAR <0.0001 <0.001 <0.05 <0.5 El tamaño de los poros decrece

43 Osmosis Inversa Nano - Filtración Arena de playa Azúcares Ultra - Filtración 1000 0.0001 1001010.10.010.001 Micro - Filtración Filtración de Partículas Polen Bacterias Coloides Virus Micron Sales disueltas Cryptosporidium Iones metálicos

44 Microfiltration Ultrafiltration Nanofiltration RO SALOBRE RELACION TAMANO POROS RELACION TAMANO POROS VS PRESION RO MAR La presión se incrementa 800 - 1200 PSI 200 - 700 PSI 80 - 150 PSI 20 - 75 PSI 10 - 30 PSI

45 Conventional biological waste water treatment vs. MBR HUBER Membrane Technology 45 activation sedimentation filtration Membran Bioreaktor activation Ultra- filtration Chlorination or UV X X X

46 HUBER Membrane Technology Products

47 Ultrafiltración - Nordkanal

48 Ultrafiltración – Osmosis Inversa Cerestar (160 m 3 /h) Windhoek, Namibië (850 m 3 /h)

49 Tratamiento de lodos Estabilización Estabilización con cal Tratramiento térmico Digestión anaerobia Digestión Aerobia Compostaje Deshidratación Filtración al vacío Centrifugación Filtro banda Filtro prensa Lechos de secado Lagunas de secado Secado térmico

50 Tratamiento de Lodos Fuente: Prof. Harleman, MIT

51 Centrifugación

52 Filtro Banda

53 Lavador de olores

54 Tres líneas de tratamiento: Agua – Sólidos - Gas

55 OXIDACIÓN BIOLÓGICA ANAEROBIA MATERIA ORGÁNICA INSOLUBLE MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE ACIDOS VOLATILES CO 2 H2H2 OTROS PRODUCTOS CELULAS BACTERIAS METANOGENICAS CH 4 CO 2 CELULAS METABOLISMO ENDOGENO EXOENZIMAS PRODUCTORAS DE ÁCIDOS BACTERIAS + + ++ ++

56 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE RAFA

57 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (RAFA) Zona Superior de un RAFA Vista de un RAFA, tuberías de eliminación de lodos

58 Tratamiento Anaerobio RAFA (UASB): Diagrama del Proceso

59 Planta de Tratamiento UASB en Bucaramanga

60 Sistemas de tratamiento de aguas residuales CRITERIOS DE SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS Requerimientos de calidad del efluente Requerimientos de equipo y energía Tratamiento y disposición de lodos Grado de dificultad de la operación y mantenimiento Requerimiento de personal de O & M Requerimientos de terreno Costo: Inversión inicial + O & M Impacto ambiental Impacto social Viabilidad financiera Sostenibilidad

61 EFICIENCIAS ESPERADAS (%)

62 ELIMINACIÓN ESPERADA DE MICROORGANISMOS

63 Comparación de Eficiencias de Remoción DQOSSCF Lodos Activados 90% Lagunas de Estabilización 90%80%99.99% Tratamiento Anaerobio 85%90%

64 EFICIENCIAS REQUERIDAS PARA CUMPLIR CON LOS LMPs Tratamiento Biológico más Desinfección Lagunas de estabilización

65 Comparación de Costos de Construcción (US$/Percápita) Lodos Activados70-150 Lagunas de Estabilización 10-30 Tratamiento Anaerobio 10-30 Fuente: Menahem, Banco Mundial

66 COSTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (US$/m 3 )

67 COSTOS PARA TRATAMIENTO DE LODOS (US$ Kg de lodo seco)

68 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Ing. Guillermo León Suematsu Consultor en Ingeniería Sanitaria y Ambiental Telf: +51 1 988412324 gleontar@gmail.com