UNIDAD 3. OPERACIONES UNITARIAS.pdf

Fundamentos de Aguas Residuales

M. en I. María del Carmen García Araiza

UNIDAD 3. OPERACIONES UNITARIAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Definiciones Al avance del tratamiento de aguas y aguas residuales, entre sus principales contribuciones se encuentran: 1) mejorar el entendimiento de los procesos y capacidades inherentes en tratamiento de agua y aguas residuales; 2) el desarrollo de modelos matemáticos y modelos físicos sencillo o análogos de los mecanismos de tratamiento, y su uso para identificar los componentes básicos del diseño de plantas de tratamiento para obtener el comportamiento deseado de las plantas y la calidad del efluente. Las substancias no deseadas contenidas en las aguas entrantes se separan o se transforman en substancias separables, o ambas cosas. En general, los ingenieros químicos aplican el término operaciones unitarias a los procedimientos en los cambios producidos que son esencialmente físicos. Sin embargo, en tratamiento de aguas y aguas residuales, las operaciones químicas y biológicas son a, menudo las operaciones que gobiernan a los procesos de tratamiento. Objetivo y análisis de las operaciones unitarias El producto de las plantas de tratamiento de aguas en un agua de calidad, y el de las plantas de tratamiento de aguas residuales, un efluente aceptable. Las operaciones unitarias disponibles que sirven a estos propósitos, están clasificadas y ejemplificadas en los siguientes puntos: 1. Transferencia de gases La transferencia de gases incluye aireación. Mediante la exposición del agua al aire o a otras atmosferas bajo presiones normales, incrementadas o disminuidas, es posible desprender o desabsorber los gases, o bien absorberlos o disolverlos. Un ejemplo de ello es la adición de oxigeno por aireación mediante aspersión o burbujeo para la desferrización o desmanganización para crear condiciones aeróbicas, otro es la adición de ozono, o cloro o bióxido de cloro, el desprendimiento de metano y bióxido de los lodos de aguas residuales que sufren descomposición.

Operaciones Unitarias en el Tratamiento de Aguas Residuales

Página 1



2. Transferencia de iones Esta operación puede efectuarse en los siguientes procesos: Coagulación química: para efectuar la coagulación química normalmente se agregan al agua y aguas residuales productos químicos formadores de flóculos, con el propósito de que engloben o se combinen con los sólidos sedimentables, pero en particular con los sólidos que no sedimentan rápidamente o con las partículas coloidales, para formar agregados o flóculos, que sedimenten rápidamente. Los coagulantes son solubles pero son precipitados, por la transferencia de iones, a las sustancias que se agregan o que se encuentran en las aguas residuales. Los coagulantes más comunes son las sales de hierro y aluminio que en solución forman iones trivalentes. Precipitación química: aquí se separan las substancias disueltas de la solución. Los productos químicos agregados son solubles y los iones liberados reaccionan con otros iones existentes en las aguas para formar precipitados. Son ejemplos: 1) la floculación del hierro por adición de cal al agua o agua residual, que contiene hierro; la reacción llega a su término por el oxígeno disuelto; 2) la precipitación del hierro y el manganeso del agua por aireación, siendo la reacción la oxidación por el oxígeno disuelto; 3) el ablandamiento del agua por la adición de cal para precipitar la dureza de carbonatos y de carbonato de sodio para precipitar la dureza de no carbonatos. Intercambio iónico: se intercambian iones específicos contenidos en el agua por iones complementarios que son parte del complejo de un medio de intercambio sólido. Son ejemplos]: 1) el intercambio de iones de calcio y magnesio por iones de sodio que es generada por salmuera; 2) el intercambio de iones de sodio y potasio, así como iones de calcio y magnesio mediante cambiadores orgánicos sintéticos de cationes entre otros. Adsorción: las fuerzas interfaciales remueven iones y moléculas (adsorbatos) de la solución y los concentran en la interface de los adsorbentes. Son ejemplos la adsorción de iones y moléculas productoras de olor y sabor en lechos de carbón granulado, o por carbón activado pulverizado suspendido en agua y separado por sedimentación o filtración. 3. Transferencia de solidos Cribado: las cribas y rejillas retienen sólidos en suspensión y flotante mayores que sus aberturas. Los materiales retenidos se separan para someterlos a tratamiento y evacuación. Los dispositivos trituradores, combinados con rejillas y cribas convierten los materiales retenidos en solidos finos que normalmente, se regresan al agua para separarlos después junto con otros materiales en suspensión por sedimentación. Son ejemplos de estos: 1)la remoción de hojas, trozos de madera y otros residuos del agua mediante rejillas y cribas, así como el colado de algas por rejillas microscópicas, y 2) la remoción de solidos gruesos flotantes y en suspensión en las aguas residuales, por rejillas y de otros materiales más finos, suspendidos mediante cribas.


Página 2



Sedimentación: para hacer la remoción de sólidos en el agua por sedimentación, se reduce la potencia de arrastre y deslave del agua fluyente, hasta que las partículas suspendidas se sedimentan por gravedad a fondo de los tanques de retención, y no son re suspendidos por arrastre. Por ejemplo: 1) la remoción de arena y limo; 2) solidos minerales; 3) la remoción de solidos sedimentables suspendidos en las aguas residuales en los tanques de sedimentación; 4) remoción de sustancias no sedimentables que se convierten en sedimentos por coagulación o precipitación. Flotación: en las operaciones de flotación, se reduce la potencia de transporte del agua fluyente por reposo o se vence el poder de suspensión por reposo y algunas veces por la adición de agentes de flotación. Las sustancias más ligeras que el agua asciende a la superficie de esta y son retiradas por desnatado. Son ejemplos]: 1) la remoción de grasa y aceite de las aguas residuales con o sin aireación; 2) el desprendimiento de burbujas finas de aire dentro de las aguas residuales ya sea por difusión de aire comprimido o por desadsorcion del aire disuelto en el agua residual, mediante reducción de la presión de la atmósfera superyacente. Filtración: la filtración combina al cribado, sedimentación y contacto interfacial para transferir los sólidos en suspensión o flóculos, a la superficie de los granos de arena, carbón mineral u otros materiales granulares, de los cuales se pueden separar posteriormente. Son ejemplos: 1) la filtración lenta de las aguas a través delos lechos de arena, cuya superficies obstruidas se remueven sucesivamente por raspado, aunque no es frecuente, y se lavan antes de regresarlas al lecho; 2) la filtración lenta en lechos de arena; 3) la filtración rápida en lechos de arena, carbón mineral u otros gránulos. 4. Transferencia molecular o de nutrientes En la purificación de las aguas, y aguas residuales, los organismos saprofitos convierten las sustancias complejas, principalmente orgánicas, en material celular viviente y en materia más simple o más estable, incluyendo los gases de descomposición; y los organismos fotosintéticos convierten a las sustancias simples, principalmente inorgánicas, en material celular con la ayuda de la luz solar; el oxígeno y bióxido de carbono son los subproductos de su actividad. Son ejemplos: 1) la destrucción o estabilización, esencialmente aeróbica de la materia orgánica suspendida y disuelta por los organismos saprofitos que se multiplican en las masas contaminadas, receptoras de agua; 2) la estabilización o destrucción anaeróbica de las sustancias orgánicas depositadas en el fondo; 3) la producción de algas y vegetación acuática mayor en presencia de plantas y luz solar. 5. Operaciones misceláneas Se encuentran las siguientes: La desinfección del agua, mediante la cual se destruyen los organismos vivientes potencialmente infecciosos, como la cloración del agua y aguas negras, el hervido de agua. El tratamiento con sulfato de cobre para control de algas. La fluoración del agua para reducir la caries dental. La desalinización térmica, mediante la cual se separa agua dulce del agua salada, ya sea por evaporación o por coagulación.


Página 3



6. Tratamiento de los lodos Las combinaciones comunes de operaciones unitarias en la concentración y estabilización de solidos son: 1) digestión de lodos procedentes de sedimentación libre, seguida de secado al aire; 2) concentración y acondicionamiento químico de lodos activados antes de la filtración al vacío, y 3) incineración de una mezcla de humus de filtros goteadores y lodos de sedimentación simple, después de la digestión, elutriación, acondicionamiento químico y filtración al vacío. A menudo el licor de desecho procedente de los lodos de las aguas residuales es putrescible y alto en sólidos, puede necesitarse la coagulación y concentración de los flóculos separados al preparar el efluente para evacuarlo.

7. Procesos de depuración en el tratamiento de aguas residuales ETAPAS DEL PROCESO DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

ESQUEMA BASICO DE UN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES


Página 4



CONTAMINANTES Y PROCESOS UNITARIOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES


Página 5



DEGRADACIÓN AEROBIA EN LAS AGUAS RESIDUALES


Página 6



DEGRADACIÓN DE MATERIA ORGANICA POR LECHO FILTROS BIOLOGICOS

CARACTERISTICAS DE LOS LODOS ANTES Y DESPUES DE LA DIGESTION ANAEROBIA


Página 7



ESQUEMA GENERAL DE UN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES BIBLIOGRAFIA. 

Departamento de Sanidad del Estado de New York, Manual de Tratamiento de Aguas Negras, Editorial Limusa 2009


Página 8




Página 9

UNIDAD 3. OPERACIONES UNITARIAS.pdf

Recommend Documents