Lodos Activados Aireacion Extendida Final 2z6a3y

SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS CON AIREACIÓN EXTENDIDA

CARRILLO COISFFMAN, K. OLIVERA HERRERA, E. SANTILLÁN CALIXTO, B. VÁSQUEZ PÉREZ, J.

LODOS ACTIVADOS CON AIREACIÓN EXTENDIDA LODOS ACTIVADOS

AIREACIÓN EXTENDIDA

• La masa de microorganismos es alimentada en un tanque de aireación, en donde metabolizan y floculan los compuestos orgánicos. • Cuando los microorganismos (lodos activados) han transformado los compuestos orgánicos son llevados al sedimentador y el sobrenadante clarificado es el efluente del sistema. • Los flóculos biológicos formados se sedimentan y son recirculados al reactor.

• Los sistemas de tratamiento de lodos activados con aireación extendida son una variante de los sistemas de lodos activados. • El tiempo de retención hidráulica es mayor, lo que permite que el agua residual y el lodo sean parcialmente digeridos en el tanque aireador. • Son procesos que generan poca biomasa en exceso, pero el requerimiento de oxígeno es mayor, para la degradación de materia orgánica y la nitrificación. Por ello, se necesita una mayor potencia de aireación (mayor gasto energético).

PROCESOS BIOLÓGICOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Aplicación: El sistema de aireación extendida se utiliza para tratar aguas residuales de origen domestico o industrial y en general es recomendable para poblaciones con menos de 50.000 habitantes. En plantas de tratamiento de Aguas residuales cuyo caudal es menor a 400 m³/día.

1. Sistema de lodos activados con aireación extendida Qw, X

Purga Q, So

Sedimentador primario

Qe, Xe, S

Tanque de aireación X, Vr, S

Sedimentador secundario

Efluente

Qr, Xr, S

Recirculación de lodos

Sedimentador primario

Qe, Xe, S

Q, So

Tanque de aireación X, Vr, S

Sedimentador secundario

Qr, Xr, S

Recirculación de lodos Purga Qw´, Xr

Efluente

PROCESO: AIREACIÓN EXTENDIDA Q, So

Cámara de Rejas

Tanque de aireación

Qe, Xe, S

Sedimentador secundario

Efluente

Qr, Xr, S

Recirculación de lodos Qw´, Xr

Purga

SISTEMAS DE AIREACIÓN: Aireadores superficiales: En aireadores superficiales, una turbina o un agitador que gira sobre la superficie del líquido, genera un efecto de remolino y gran turbulencia, produciéndose una gran cantidad de pequeñas gotas de agua, con lo cual se favorece la transferencia de aire a la fase acuosa.

Difusores de burbuja: En este sistema, el aire es aspirado del medio ambiente, comprimido y conducido por tubería hasta los difusores, donde el aire es burbujeado continuamente en el reactor aerobio, para mantener la concentración de oxígeno disuelto en un valor de 1-2 mg/L.

TIEMPO DE RETENCIÓN CELULAR La purga de lodos en exceso es menor en aireación extendida, por ende el tiempo de retención celular es mayor. Está relacionado con la producción de lodos en exceso (Px), como ésta es una de las más bajas, además la relación alimentación/biomasa es bajo el tiempo de retención celular es mayor. Lodos en exceso : determina la cantidad de lodos que serán generados en función de la carga orgánica removida en el sistema. Se refiere a la edad de los lodos o el tiempo que permanece la masa de los lodos en el reactor respecto a la purga de estos, por día. Debido a que el sistema no cuenta con un sedimentador primario, tienen mayor concentración de sólidos suspendidos volátiles, es por esto que su periodo es mayor.

USOS PRINCIPALES DE LA AIREACIÓN EXTENDIDA (A.E): Se usa cuando los volúmenes de agua a tratar son relativamente pequeños, casos en la cual se fraccionan partes de las aguas residuales de hogares o pequeñas comunidades (domesticas), de un hotel (comercial) o de una microindustria (industrial). “plantas de menor tamaño”.

VENTAJAS DE LA AIREACIÓN EXTENDIDA Menor cantidad de gases y masa de lodos que los procesos de lodos activados convencionales. Lodos producidos son mas estables y menos putrefactos.

Mas practicidad en su manejo y disposición final. Puede tratar compuestos orgánicos de difícil degradación que ocupan altos tiempos de retención.

EFICIENCIA DE TRATAMIENTO Las eficiencias de remoción se muestran en la siguiente tabla:

Eficiencia de remoción Lodos Activados:

Eficiencia de remoción Aireación Extendida:

DESVENTAJAS DE LA AIREACIÓN EXTENDIDA Requiere de alto suministro de energía para la aireación. Oxigeno requerido es alto. Debido a la mayor edad de lodos la sedimentabilidad de estos es muy baja.

EL PROCESO DE A.E ES MAS EFICIENTE CUANDO: -En relaciones bajas de F/M

-Los periodos de retención son mas largos de lo convencional. -No se tiene suficiente sustrato por lo que los microorganismos consumen su propio tejido celular.(Fase endógena, menos lodos). -Relación de Recirculación (Qr/Qa) es mas alta de lo normal (0.75 1.5).

EFICIENCIAS DE REDUCCIÓN DE DQO, DBO5, SST POR MÉTODO CONVENCIONAL, AIREACIÓN EXTENDIDA Y ESTABILIZACIÓN POR O.

Fuente: Alternativas de tratamiento biológico aerobio para el agua residual doméstica del municipio de Cali, Colombia. Patricia Torres2011 (file:///C:/s/ERIK/s/268129-363939-1-SM.pdf)

Eficiencia Remoción

DQO %

DBO5 %

SST

90%

99%

95%

PARÁMETROS DE DISEÑO ADECUADOS PARA LODOS ACTIVADOS DE AIREACIÓN EXTENDIDA:

Arranque y operación de un Reactor experimental de lodos para el tratamiento de aguas residuales urbanas, Luis Fernando, Universidad Nacional de Colombia-2003- (http://www.bdigital.unal.edu.co/977/1/luisfernandogiraldov.isabelcristinarestrepom.2003.pdf)

Relación de Recirculación (Qr/Qa)

RÉGIMEN DE FUNCIONAMIENTO

Purga de lodos. Según Winkler (2009) citado por Arrieta (2011). “Un lodo con una edad mayor a 45 días se encuentra listo para purgarse”. No se debe purgar todo el lodo, puesto que eliminaría la capacidad de depuración del sistema. La purga debe realizar con base en la cantidad de lodos producidos diariamente. De tal manera, se mantiene el sistema en equilibrio. Lo primordial es purgar los lodos de forma intermitente en lugar de forma continua.

CRITERIOS DE DISEÑO 𝑭

TIPO DE REACTOR

𝜽𝒄 (d)

Carga 𝑴 volumétric 𝐾𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝐾𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝐾𝑔 𝑆𝑆𝑉𝐿𝑀. 𝑑 a 𝒎𝟑 .𝒅

SSLM 𝒎𝒈 ( )

𝜽 (h)

𝑳

RELACIÓN DE RECIRCULACI ÓN(

𝑸𝒓

𝑸𝒂 )

Eficiencia en remoción de DBO (%)

Mezcla completa o flujo pistón (1)

20 – 40

0.04 – 0.15

0.1 – 0.3

2000 – 5000

18 – 30

0.5 – 1.5

Flujo pistón(2)

20 – 30

0.05 – 0.15

0.1 – 0.4

3000 – 6000

18 – 36

0.75 – 1.5

75 – 95

No precisa(3)

20 – 30

0.05 – 0.15

0.16 – 0.4

3000 – 6000

18 – 36

0.75 - 100

90

(1) (2) (3)

Metcalf & Eddy (2003) y Eckenfelder (1998) Filtros y Equipos (s.f.) Rafael Dautan, M.L. Pérez, A. Conntreras, A. Marzana, B. Rincone (1998)

ALTA CARGA

CONVENCIONA L (CARGA MEDIA)

AIREACIÓN EXTENDIDA (CARGA BAJA)

Gris marrón

Marrón

Chocolate

0.4 – 1.5

0.1 – 1.0

0.03 – 0.12

1.6 – 16

0.3 – 3.0

0.16 – 0.4

𝜽𝒄 (d)

5 – 10

5 – 15

20 – 30

𝜽 (h)

0.5 – 4

4 – 10

18 – 36

1000 – 2000

2000 – 3000

3000 – 6000

100 – 500

25 – 50

75 – 150

0.4 – 1.5

0.2 – 0.4

0.05 – 0.15

1.2

0.9 – 1

<0.6

10

3 – 10

<3

80

70

50

PARÁMETRO

Color de fango Carga másica − 𝐶𝑚

𝐾𝑔 𝐷𝐵𝑂5 𝑆𝑆𝐿𝑀∗𝑑

Carga volumétrica

COMPARACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO

𝐾𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝒎𝟑 .𝒅

SSLM (ppm) Tasa de recirculación (%) 𝑭

𝐾𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑴 𝐾𝑔 𝑆𝑆𝑉𝐿𝑀 ∗ 𝑑

Exceso de lodos

𝐾𝑔𝑆𝑆𝐿𝑀 𝐷𝐵𝑂5 ∗𝑑

Respiración endógena 𝑚𝑔 𝑂2 𝑔∗ℎ

IVL

𝑚𝐿

𝑔

La aireación extendida o prolongada es la que más se usa en unidades compactas (prefabricadas) y caudales pequeños (<400 m3/d), dado que los altos tiempos de retención permiten la digestión completa del lodo (autodigestión y lisis en la fase endógena).

FUENTE: Ramalho, R. (2003)

EJEMPLOS DE APLICACIÓN CASO: Planta de de tratamiento de aguas servidas en el aeropuerto Arturo Merino Benítez (Chile). (Cuevas Alonso & Arévalo Medel) A. Parámetros de diseño: • Caudal medio: 4.976 m3/día • Caudal máximo: 8.438 m3/día • Población: 30 000 habitantes • Periodo de diseño: 10 años

• Tiempo de retención: 48 a 96 horas

B. Proceso s

• Cámaras desgranadoras, trituradora mecánica, cámara de rejas, área de clarificadores

Pretratamiento

Entrada de hidrocarburos

• Separación del caudal de entrada a través de un rebalse de emergencia de cámara de elevación.

Entrada de formaldehido

• La dilución del mismo, permitió su entrada al proceso.

Lodos activados aireación extendida

• S/X = de 0,05 a 0,15. • Cronómetros de control de la succión de lodos. Periodo de sedimentación: 20 y 10 minutos. • Bajos volúmenes de lodos generados • Desarrollo de biomasa lento. Lodos de excesiva edad. • Fallas en la obra civil

C. Resultados  Sistema versatilil.  Niveles de coliformes fecales no han sido mayores a 10 NMP/100 mL. Remoción de materia carbonácea en más del 90% y valores de DBO5 menores de 10mg/L.

La remoción de nitrógeno varía entre los 55 y 94% Mínimas operaciones de mantenimiento.

Caso: Planta de tratamiento de la Vía Expresa Grau (Berrozpiga Zegarra) A. Panorama general Primera Planta de tratamiento instalado en el casco urbano. Instalada bajo tierra. Caudal de diseño: 200 m3/día (Trabajo sólo al 50%) Fin del tratamiento: Riego de áreas verdes de la Vía Expresa Grau y Av. Aviación.  Empresa a cargo: EMAPE S.A.  Inversión: S/. 393 217.85 nuevos soles.  Eficiencia observada: Demanda Bioquímica de oxígeno: 99.76% Coliformes termotolerantes : 99.999% Problemática con la población de Santoyo.

B. Costos comparativos del mercado Descripción del servicio

Soles/m3

Agua Tratada Planta de Tratamiento Grau

1.3

Agua servicios de Cisternas

3.7

Agua potable (Sedapal)

5.26 Fuente: Berrozpiga Zegarra

C. Datos de monitoreo Zona de muestreo

DBO (mg/L)

Entrada de Planta de Tratamiento

420

Salida sedimentador (Agua tratada)

3

Remoci ón (%)

99.28

Salida cámara de o (Agua tratada Fuente: Berrozpiga 1 99.76 Zegarra desinfectada)

Zona de muestreo

Coliformes fecales (NMP/100mL)

Entrada de Planta de Tratamiento

26*106

Salida sedimentador (Agua tratada)

16*103

Salida cámara de o (Agua tratada

Remoció n (%)

99.9938

23*10 Berrozpiga 99.999 Fuente: Zegarra

UTILIDAD  Tratamiento con fines de reuso  Plantas que no cuenten con tanques de homogenización y que presenten casualmente y en condiciones anormales, descargas puntuales.

Indicada para el tratamiento y la reutilización de las aguas generadas de unidades habitacionales, talleres mecánicos, industrias químicas, universidades, lavanderías, auto lavado e industria en general.

BIBLIOGRAFÍA Berrozpiga Zegarra, U. (s.f.). Recuperado el 9 de noviembre de 2014, de https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=25&cad=rja&ua ct=8&ved=0CDIQFjAEOBQ&url=http%3A%2F%2Fwww.lamolina.edu.pe%2Fproyectos% 2Fcemtrar%2Fhtml%2Faguas_residuales%2Fexposiciones%2Fcaso_grau.ppt&ei=h9gVMndKsarNvCKgJAN&usg=AFQjCNE_W_V Cuevas Alonso, R., & Arévalo Medel, E. (s.f.). Operacón de la planta de tratamiento de aguas servidas. Aeropuesto Arturo Merino Benítez. Recuperado el 08 de noviembre de 2014, de http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/peru/chitar007.pdf  Grupo MAIMEX. (s.f.). Tratamiento de aguas negras, KLV de lodos activados y aireación extendida. Recuperado el 9 de noviembre de 2014, de http://www.grupomaimex.mx/soluciones/plantas-de-tratamiento-de-aguasresiduales/tratamiento-de-aguas-negras-kvl-de-lodos-activados-y-aireacionextendida.html  Parkson. (s.f.). Biolac. Sistema de tratamiento de aieración extendida. Recuperado el 08 de noviembre de 2014, de http://www.parkson.com/sites/default/files/documents/document-biolac-brochurespanish-665.pdf

Filtros y equipos. (s.f.). Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales. [En línea]. Obtenido de : http://filtrosyequipos.com/GUEST/residuales/lodosactivados5.pdf. Fecha de consulta: 08 de noviembre del 2014. Arrieta, J. (2011). Diseño de las condiciones óptimas de funcionamiento y tratamiento del residuos de la Planta de Lodos Activados del Instituto Tecnológico de Costa Rica. [En línea]. Obtenido de. http://bibliodigital.itcr.ac.cr/xmlui/bitstream/handle/2238/3019/Informe_final.pdf?sequence =1. fecha de consulta: 08 de noviembre del 2014. Giraldo, L. y Restrepo, I.. (2003). Arranque y operación de un reactor experimental de lodos activados para el tratamiento de aguas residuales urbanas. Universidad Nacional de Colombia.

Dautan, R., Pérez, M., Contreras, A., Marzana, A. y Rincones, B. (1998). Diseño y Construcción de un Reactor Discontinuo Secuencial para Remoción de DBO. XXVI Congreso Interamericano de AIDIS, Lima, Perú. Ramalho, R. (2003). Tratamiento de aguas residuales. Capítulo 6. Tratamiento Secundario: otros procesos aerobios y anaerobios.. Editorial Reverté S.A. Barcelona. 707 pág.