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Las tecnologLas tecnologas ecolas ecolgicas ygicas yde bajo coste en depuracide bajo coste en depuracin n

Prof. Dr. D. A. Aznar JimProf. Dr. D. A. Aznar JimneznezDpto. C. e I. de Materiales e I. QuDpto. C. e I. de Materiales e I. Qumicamica

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRIDUNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

Las tecnologas ecolgicas y de bajo coste, desarrollado por el Dr. D. Antonio Aznar, profesor de Ingeniera Qumica del Dpto. de Ciencia e Ingeniera de Materiales e Ingeniera Qumica de la Universidad Carlos III de Madrid.

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TECNOLOGAS ECOLGICAS Y DE BAJO COSTE

Son tcnicas extensivas de tratamiento

Aplicables a vertidos totalmente degradables, d

aguas sin componente industrial o asimilables a un

vertido urbano

En comparacin con los procesos intensivos:

Ocupan ms superficie (entre 4 y 40 m2/he)

Costes de inversin generalmente inferiores

Condiciones de explotaciones menos difciles, m

flexibles y ms econmicas en cuanto a energa

Necesitan menos personal y menos especializacin

Baja produccin de fangos

3

Procedimientos o tcnicas en los que la eliminacin de las sustancias contaminantes presentes en las aguas residuales se produce por componentes del medio natural, no emplendose en el proceso ningn tipo de aditivo qumico.

SISTEMAS NATURALES DE DEPURACIN

Los posibles sistemas de tratamiento se pueden englobar en seis grandes grupos:

Primarios: balsas de estabilizacin Lagunaje: aerobio, anaerobio, facultativo, maduracin

Aplicacin subsuperficial: zanjas y pozos filtrantes, infiltracin rpida

Aplicacin superficial: escorrenta superficial, filtro verde, filtro macrofitas, filtros de arena, lechos de turba

Procesos de biopelcula: lechos bacterianos, biodiscos

Tratamientos convencionales: aireacin prolongada, fangos activos,

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Cultivo

bacteriano

Libre Fijo

Balsas de

estabilizacinLagunaje

Fosa sptica

Lechos filtrantes

Tanque digestor-

decantadorAerobio Anaerobio Terreno Otros

Natural AireadasMacrofitas Infiltracin Filtros verdes

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Sistemas simples

pozos negros

fosas spticas

tanques digestor/decantador

Muy bajo mantenimiento

Proceso biolgico principal anaerobio

Indicados para pequeos ncleos urbanos (< 1000 e-h) o

asentamientos aislados.

BALSAS DE ESTABILIZACIN

6

POZO NEGRO

Francia, hacia 1870

Babilonia, siglo V a. de C.Herdoto describe el uso de pozos negros como sistema de depuracin.

Depsito impermeable excavado junto a las casas para recoger en l las aguas residuales. Por carecer de salida debe ser vaciado peridicamente.

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FOSAS SPTICAS

4

4 cmara de aireacin

5

5 ventilacin

6

6 sifn de vertido3 cmara de digestin anaerobia

3

2 cmara de decantacin/digestin anaerobia

2

1 desengrasador

1

7 bocas de hombre

7 77

En este tipo de sistemas se incluyen las fosas spticas y los decantadores-digestores. Son sistemas simples de muy bajo mantenimiento, donde el proceso biolgico principal es el anaerobio, constan de dos o tres compartimentos colocados longitudinalmente (fosa sptica) o en vertical (tanques decantadores-digestores), infiltrndose la corriente efluente del sistema en el terreno o en filtros de arena, de forma que la depuracin se completa, en condiciones aerbicas, aprovechando la capacidad depuradora de los mismos. Estn indicados para pequeos ncleos urbanos (< 1000 e-h) o asentamientos aislados.La fosa sptica es un recipiente hermtico diseado y construido para recibir las aguas de desecho de una casa, separar los slidos de los lquidos, suministrar una digestin limitada a la materia orgnica retenida, almacenar los slidos y permitir que el lquido clarificado sea descargado para su posterior tratamiento y disposicin. Las fosas spticas dotadas de una tercer cmara con ventilacin mediante tiro natural y gracias a la aportacin de oxgeno, se completa la oxidacin de la materia orgnica de manera que las condiciones del agua efluente se ajustan ms a las permitidas por la legislacin vigente para vertidos a cauces o al terreno.

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tRH = 3 min (Q600L/min)

V = QtRHCpunta (0,03-0,17 m3)

Htil > 0,5 m

L/a = 1,5 2,5

h > 0,3 m

DISEO DE FOSAS SPTICASV = 1,5 Q (< 6 m3/da)V = 4,5 + 0,75 Q (< 40,0 m3/da)

longitud = 2-3 anchura

1,2 m < htil < 1,7 m

resguardo > 0,3 m

2 compartimentos 2/1 3 compartimentos 6/3/1

Cmara de grasas

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Ubicacin de fosa sptica

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Criterios de seleccin de fosas spticas

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Muy alto

0-50

0-75

0-60

50-90

20-60

30-60

Bajos

Bajos

Poco frecuente

Poca

Poca

Muy sencillo

0,1-0,5

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy alto

Muy alto

Frecuente

Inexistentes

Excepcionalmente

Buena

Altos

ExcepcionalmenteMuy baja

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TANQUES DIGESTORES-DECANTADORES

Decantador

Digestor

Decantador

Digestor

Tanque Kremer

Tanque Imhoff

El tanque decantador-digestor es de funcionamiento anlogo a las fosas spticas, producindose el tratamiento en dos cmaras situadas una encima de la otra. En la cmara superior se efecta la separacin slido-lquido y en la zona inferior se produce la digestin anaerobia de los slidos sedimentados. El diseo de las paredes de la cmara superior es tal que se impide que las burbujas de gas producidas por la digestin anaerobia de los lodos sedimentados arrastren materia slida hacia la cmara superior.

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tr (caudal medio) = 2,5 h

tr (caudal mximo) = 1,0 h

tr (digestin fango) = 4 mesesh =

6-9

m

a = 1,5-10 mL = 3-5 a

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Criterios de seleccin de decantadores-digestores

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Muy alto

0-50

0-75

0-60

35-85

30-65

30-60

Moderados

Bajos

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

0,05-0,1

Complejo

Simple

Muy sencillo

Muy alto

Muy alto

Frecuente

Inexistentes

Excepcionalmente

Buena

Altos

ExcepcionalmenteMuy baja

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Evacuacin de las aguas tratadas

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Fosa sptica + pozo filtrante

Fosa sptica + zanja filtrante

Fosa sptica + lecho de arena

Fosa sptica + lagunaje

Las aguas efluentes de las balsas de estabilizacin no suelen estar en condiciones de ser vertidas directamente a un cauce, por lo que necesitan un tratamiento posterior para completar la eliminacin de SS, DBO y microorganismos (desinfeccin). Estos tratamientos pueden ser:

Con pozo filtrante: sistema por el cual se completa la oxidacin de la materia degradable y la eliminacin de la materia en suspensin mediante la edafodepuracin.

Con zanja filtrante: sistema similar al de pozos filtrantes paracompletar el proceso de depuracin.

Con lecho de arena: se utiliza la capacidad depuradora de uunfiltro de arena o de otro material poroso para completar el proceso depurador antes de drenar el efluente para su evacuacin posterior a un cauce.

Evacuacin a un estanque o laguna, donde la presencia de microorganismos y plantas completan el proceso de depuracin

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Lagunaje

Consisten bsicamente en un almacenamiento del agua a tratar durante periodos de tiempo suficientemente largos para que se produzca una oxidacin de la materia orgnica por las bacterias.

Para el clculo se deben considerar la mayor parte posible de los siguientes parmetros:

DBO

SS

Caudal

Temperatura media

Nubosidad

Radiacin solar

Viento

Evaporacin

Oxigeno disuelto

Agitacin

Tiempo de residencia

Nutrientes

Toxicidad

pH

Slidos inorgnicos disueltos

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VENTAJASVENTAJAS Bajo coste de construccin y explotacin.

Mnima necesidad de aporte energtico. No requiere personal cualificado para su operacin y mantenimiento.

Buenos rendimientos de eliminacin de materia orgnica y slidos ensuspensin.

Los lodos producidos estn estabilizados, con un alto grado de mineralizacin y pequeo volumen, siendo evacuados cada 3-6 aos

Efecto regulador ante variaciones de caudal y composicin.

El agua efluente es apta para el riego.

Las lagunas se integran fcilmente en el entorno.

Grandes superficies de terreno plano.

Prdida de agua por evaporacin.

Alto contenido en algas en el efluente.

Dificultad para modificar las condiciones operativas.

DESVENTAJASDESVENTAJAS

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FACTORES QUE AFECTAN A LA EFICACIA

Climticos: temperatura, radiacin solar, viento, precipitacin, evaporacin.

Fsicos: estratificacin, lneas de corriente, profundidad.

Qumicos: carga contaminante, valores punta, presencia de txicos e inhibidores, grasas, nutrientes, pH.

Biolgicos: macrofitas, microfitas, bacterias, algas, protozoos, hongos, insectos.

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CONSTRUCCIN DE UNA LAGUNAExcavacin del vaso.

Impermeabilizacin del terreno.

Construccin de los sistemas auxiliares.

La impermeabilidad del estanque se puede lograr con arcilla apisonada, hormign o con geomenbranas.

20

Geomembranas.

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TIPOS DE LAGUNASTIPOS DE LAGUNAS

LAGUNAS ANAEROBIAS

LAGUNAS FACULTATIVAS

LAGUNAS AIREADAS

LAGUNAS DE MADURACIN

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Clasificacin por va

metablicaFacultativas

Presencia de oxgeno molecular en toda la laguna.

Presencia de oxgeno molecular en toda la laguna excepto en el fondo.

Ausencia de oxgeno molecular en toda la laguna excepto en la capa ms superficial.

Aerobias

Anaerobias

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Clasificacin por uso

AnaerobiasRemocin de materia orgnica

Control de microorganismos patgenos

Remocin de nutrientes

Aerobias de alta tasa

Aerobias de maduracin

FacultativasAerobias de alta y baja tasaAeradas

24

LAGUNAS ANAEROBIAS

25

Se usan normalmente como primera fase en el tratamiento daguas residuales urbanas o industriales con alto contenido emateria orgnica biodegradable.

Suelen operar en serie con lagunas facultativas y dmaduracin.

La depuracin la realizan bacterias anaerobias.

La laguna debe tener una temperatura relativamente alt(ptima a 30C).

Las lagunas han de ser de poca superficie y profundas (3 o 4m).

El color gris del agua, las burbujas, la costra sobre la superficiy la ausencia de malos olores son sntomas de buefuncionamiento.

Si las aguas toman un color rosa o rojo es por proliferacin dbacterias fotosintticas del azufre

En trminos generales, las lagunas anaerobias funcionan como tanques spticos abiertos y trabajan extremadamente bien en climas calientes.

El color gris del agua, las burbujas, las costras sobre la superficie y la ausencia de malos olores son sntomas de un buen funcionamiento.

Entre los mecanismos que ayudan a mantener el ambiente anaerobio necesario para el buen funcionamiento de estas balsas destacan los siguientes:

La abundante carga orgnica, presente en la alimentacin da lugar a que el posible oxgeno introducido en las lagunas con el influente o por reaireacin superficial se consuma rpidamente en la zona inmediatamente adyacente a la entrada o a la superficie.

En las lagunas anaerobias se produce la reduccin de los sulfatos, que entran con el agua residual, a sulfuros. La presencia de sulfuros en el medio disminuye la posibilidad de crecimiento de las algas en dos formas:a) La penetracin de la luz necesaria para el crecimiento de las algas se ve impedida por la presencia de sulfuros metlicos en suspensin, como el sulfuro de hierro, responsables de la tonalidad gris de las lagunas anaerobias. Estos sulfuros acaban precipitando en el fondo de las lagunas, y provocan la coloracin gris oscura o negra que presentan los fangos.

b) Los sulfuros solubles son txicos para las algas, de modo que los cortos perodos de residencia, la falta de iluminacin y un ambiente de composicin qumica hostil impiden el crecimiento de stas y en consecuencia mantienen el medio en condiciones

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Sedimentacin Hidrlisis. Formacin de cidos. Formacin de metano.

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CONDICIONES OPERATIVAS

Los tiempos de retencin entre 2 y 5 das.

Elevado ratio de carga: 100-500 g DBO5/m3/da

El volumen de la laguna es:

V = Li Q / lv (m3)

lv = carga volumtrica (g DBO5 / m3.da)

Li = concentracin del influente (mg DBO5 mg/l)

Q = caudal de entrada (m3/da)

La temperatura debe estar entre 30-35 C.

El potencial redox debe estar entre un mnimo de -0,42 voltios a un

mximo de +0,82 voltios.

El tiempo de retencin de fangos es entre 3 y 6 aos. Alto nivel de

mineralizacin de los mismos

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Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

LAGUNA ANAEROBIA

1-3

Complejo

Muy sencilla

Muy sencillos

Poco frecuentes

Poca

Poca

Muy sencillo

50-90

20-40

60-8030-4010-20

50-90

Normal

Alto

ModeradoInexistente

Muy pocos

Pocos

Muy alto

Alta

Muy baja

Frecuente

Inexistentes

Moderado

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LAGUNAS FACULTATIVAS

El lagunaje facultativo se basa en la fotosntesis. La capa de agua superior de las balsas est expuesta a la luz. Esto permite la existencia de algas que producen el oxgeno necesario para el desarrollo y conservacin de las bacterias aerobias. Estas bacterias son responsables de la degradacin de la materia orgnica. El gas carbnico formado por las bacterias, as como las sales minerales contenidas en las aguas residuales, permitena las algas multiplicarse. De este modo, hay una proliferacin de dos poblaciones interdependientes: las bacterias y las algas, tambin llamadas "microfitas". Este ciclo se automantienesiempre y cuando el sistema reciba energa solar y materia orgnica. En el fondo de la balsa, donde la luz no penetra, se encuentran las bacterias anaerobias que degradan los sedimentos procedentes de la decantacin de la materia orgnica. Se produce a ese nivel una liberacin de gas carbnico y de metano.

La profundidad de la balsa debe permitir:

evitar el brote de vegetales superiores;

la penetracin de la luz y la oxigenacin de una fraccin mxima de volumen

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Zona ftica(aerobia)

Zona hetertrofa facultativa

(anaerobia/aerobia)

Zona anaerobia(sedimentos)

Fotosntesis(algas)

Viento O2CO2

Degradacin aerobia de materia orgnica disuelta(DBO5)

(bacterias hetertrofas aerobias y facultativas)

Agua residual cruda

Agua residualtratada

Luz sola

r

Degradacin anaerobia de materia orgnica sedimentada (DBO5)

(bacterias anaerobias y facultativas)

Zonas o capas de una laguna facultativa

Zona ftica

Sistema de aeracin donde ocurren dos procesos bsicos: la fotosntesis y la transferencia de oxgeno atmosfrico al agua por efecto del viento, siendo el primero el ms importante.

Profundidad: del orden de 0,60 m, determinada por concentracin de algas y factores como: slidos suspendidos, carga orgnica y transparencia del agua residual.

Zona hetertrofa

Es donde se lleva a cabo la degradacin de la materia orgnica (DBOSOLUBLE) disuelta y coloidal.

Existe una relacin simbitica entre la zona ftica y la zona facultativa, el producto final de cada zona es utilizado por la otra: la zona ftica genera oxgeno, usado por bacterias para degradar materia orgnica, como resultado de la degradacin se genera CO2que requieren las algas como fuente de carbono para generar oxgeno. .

Zona anaerobia

Se encuentra en el fondo de la laguna, est definida por materia orgnica sedimentada la cual se transforma, por accin de las bacterias, en cidos grasos y posteriormente en metano (CH4), bixido de carbono (CO2), cido sulfhdrico (H2S).

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Balsas de gran superficie y poca profundidad relativaProceso aerobio/facultativo/anaerobio (zonas profundas)

Tratamiento del agua residual dentro de una laguna facultativa

Algas

Viento O2CO2

Agua residual

Luz so

lar

Lodos

Bacterias anaerobias y facultativas

Materia orgnica

suspendida

NH3PO4

DBO5CO2 + NH3

NH3PO4

Nuevas clulas

Materia orgnica disuelta

Clulas muertas

Bacterias aerobias y

facultativas

Nuevas clulas

O2

Bacterias anaerobias

estrictasProductos intermedios de degradacin (cidos

orgnicos)CO2 + NH3 + H2S + CH4

Tratamiento de agua en una laguna facultativaEl agua residual entra en la laguna, la materia orgnica particuladasedimenta y se deposita en el fondo, mientras que la materia orgnica soluble y coloidal ser consumida por las bacterias que se encuentran en la zona de degradacin.Las bacterias utilizan el oxgeno disuelto en el agua para transformar la materia orgnica en CO2 y en ms bacterias, para completar el proceso es necesario que el agua contenga nitrgeno amoniacal y fosfatos. Las nuevas bacterias se incorporan al proceso, las clulas muertas sedimentan y forman parte de los lodos que se degrada por va anaerobia.El CO2 generado por las bacterias es utilizado por las algas, en presencia de luz solar, para generar ms algas y oxgeno molecular, que ser aprovechado por bacterias aerobias. Bacterias y algas requieren de nitrgeno y fsforo para completar el proceso de transformacin.En el fondo de la laguna, en la zona de sedimentos ocurre una degradacin a nivel anaerobio (ausencia de oxgeno) la materia orgnica particulada es transformada por accin de las bacterias anaerobias, en compuestos intermedios como cidos orgnicos y finalmente, en compuestos ms simples como metano, bixido de carbono, nitrgeno amoniacal y cido sulfhdrico.El CO2, el NH3 y el H2S son altamente solubles, sern utilizados por los microorganismos o se combinarn para formar nuevos compuestos, el metano tender a escapar a la atmsfera.

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profundidad: 1-2,5 m

tr = 5-30 das

ratio de carga

5 = 20 T - 60 5 = kg DBO5/Hada (56 < 5 < 200)

T = temperatura media (C) (28C>T>12C)

superficie variable en funcin del caudal (0,8-4 m)

A = (10 Li Q)/ 5 A = rea de la laguna (m2)

Li = Concentracin influente (mg DBO5/L)

Q = caudal de entrada (m3/da)

CONDICIONES OPERATIVAS

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Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

LAGUNA FACULTATIVA

2-20

Complejo

Muy sencilla

Muy sencillos

Poco frecuentes

Poca

Poca

Muy sencillo

60-95

50-85

50-9060-7010-40

50-90

Normal

Medio

ModeradoMuy baja

Muy pocos

Pocos

Muy alto

Alta

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Moderado

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LAGUNAS AIREADAS

La oxigenacin es, en el caso del lagunaje aireado, aportada mecnicamente por un aireador de superficie o una insuflacin de aire. Este principio se diferencia por la ausencia de la extraccin continua o reciclado de lodos. El consumo de energa de las dos tcnicas es, a capacidad equivalente.

En la etapa de aireacin, las aguas a tratar estn en presencia de microorganismos que van a consumir y asimilar los nutrientes constituidos por la contaminacin a eliminar. Estos microorganismos son principalmente bacterias y hongos (comparables a los que estn presentes en las estaciones de lodos activados).

En la etapa de decantacin, las materias en suspensin que son los montones de microorganismos y de partculas aprisionadas, decantan para formar los lodos. Estos lodos estn bombeados regularmente o retirados de la balsa cuando constituyen un volumen demasiado importante. Este piso de decantacin est constituido de una simple laguna de decantacin, o incluso, lo cual es preferible, por dos balsas que es posible de derivar por separado para proceder a su limpieza.

En lagunaje aireado, la poblacin bacteriana sin recirculacin conduce:

a una pequea densidad de bacterias y a un elevado tiempo de tratamiento, para obtener el nivel de calidad requerido ;

a una floculacin poco importante de las bacterias, lo que conlleva el implantar una laguna de decantacin de dimensiones grandes.

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LAGUNAS AIREADAS:

sistemas aerobios

aireacin forzada (1-2 kW/1.000 m3)

mezcla perfecta (3 kW/1.000 m3)

profundidad: 1,8-6 m

tr = 2-10 das

ratio de carga (80 - 95 kg DBO5/Hada )

superficie variable en funcin del caudal (0,8-4 m)

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Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Muy alto

50-90

25-40

10-60

70-92

60-97

70-90

Intermedios

Altos

Frecuente

Regular

Regular

Normal

1-3

Complejo

Muy sencillo

Muy sencillo

Alta

Muy baja

Excepcional

Frecuente

Moderado

Normal

Bajos

ModeradosMuy bajo

LAGUNAS AIREADAS

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LAGUNAS DE MADURACIN

Las lagunas de maduracin son sistemas aerobios estrictos, donde el agua sufre una ltima etapa de acondicionamiento para eliminar grmenes patgenos (desinfeccin) por medio de la luz solar, y algn contaminante residual que pueda permanecer en la misma (restos de DBO, SS, etc.)

Tienen como funcin la eliminacin de agentes patgenos.

Deben operar siempre como lagunas secundarias.

Son de poca profundidad, extensas y soleadas.

Pueden usarse como etapa final del tratamiento de otros sistemas de depuracin.

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Se supone toda la masa de agua en condiciones aerobias

Son tanques de poca profundidad (0,3-1,2 m) con una produccin mxima de algas. Su funcin es eliminar patgenos

La ecuacin de diseo de Mara supone una cintica de eliminacin de patgenos de primer orden, as como un rgimen de flujo en mezcla completa en la laguna.

Ne = Ni / (1 + kbt*) Ne : nmero de coliformes fecales / 100 ml en el efluenteNi : nmero de coliformes fecales / 100 ml en el influente

kb : constante de velocidad eliminacin coliformes (da-1)

t* : tiempo de retencin (das) >10 das

Para construir varias lagunas de maduracin en serie, la ecuacin sera:Ne = Ni / (1 + kbt*1) + (1 + kbt*2) ... (1 + kbt*n)

La constante de velocidad kb depende de la temperatura de la siguiente manera:kb = k20 (T-35) k20 : constante de velocidad a 20 C (da-1)

: coeficiente de temperatura (adimensional)

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Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

LAGUNA MADURACIN4-8

Complejo

Muy sencilla

Muy sencillos

Poco frecuentes

Poca

Poca

Muy sencillo

65-90

50-60

90-9560-7010-20

50-90

Normal

Medio

ModeradoMuy baja

Muy pocos

Pocos

Muy alto

Muy alta

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Moderado

40

Vista area de un sistema lagunar.

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FacultativaAnaerobia

Facultativa

FacultativaAnaerobia Aerobia de maduracin

Facultativa Aerobia de maduracin

Facultativa Facultativa

Facultativa

Facultativa

Pueden constar de una o varias lagunas; cuando es una, suele serfacultativa.Se encuentran arreglos de dos o ms lagunas facultativas. Pueden operar en serie o en paralelo, en serie hay menor produccin de algas que al operar en paralelo. El sistema paralelo permite mejor distribucin de slidos.

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ZANJAS FILTRANTES

Se basan en la capacidad depuradora del terreno (edafodepuracin) el cual se comporta como:

un lecho filtrante: dado el carcter granular del terreno, el agua circula a su travs mediante el fenmeno de infiltracin, siendo necesaria una granulometra media del terreno que le permita una velocidad de infiltracin aceptable;

un adsorbente: dada la capacidad de retencin superficial de los materiales constitutivos del suelo;

un sistema biolgico: la presencia de microorganismos en el terreno hace que este acte como un sistema biolgico soportado. La mejor o peor aireacin natural del terreno favorecer que los procesos biolgicos sean aerobios o anaerobios.

El terreno utilizado puede ser natural (tapando la zanja con el mismo material excavado) o no (lechos de arena).

La excavacin puede recubrirse con una geomembrana para evitar que el agua infiltrada llegue al supere el nivel fretico y contamine el acufero, recogindose el agua mediante un sistema de drenaje.

43

a h

L

a =0,9-1,2 mh = 0,5-0,7 mL = 25-30 m

La aplicacin al terreno, de forma subsuperficial, de los efluentes procedentes de Fosas Spticas o Tanques Imhoff se realiza a travs de lechos excavados, por los que las aguas se dispersan en el suelo, depurndose en su transcurrir por el mismo.Los lechos, excavados en el terreno, presentan anchuras de 0,9 1,2 m, longitudes inferiores a 30 m y profundidades comprendidas entre 0,5 0,7 m. En el fondo de los lechos se extiende una capa de arena, de unos 5 cm de espesor, sobre la que descansa una capa de grava de unos 60 cm de profundidad. Embutidos en la grava se disponen drenes paralelos, que permiten la dispersin en el terreno de las aguas a tratar. Sobre la capa de grava se extiende una capa de tierra vegetal, de unos 20-30 cm. El agua residual pretratada (procedente de Fosas Spticas o Tanques Imhoff), descarga en una arqueta de reparto, que permite la alimentacin alternada de los distintos drenes. Con esta disposicin la superficie filtrante est constituida nicamente por el fondo del lecho, y si bien, pueden ser ms sensibles a las obstrucciones que las Zanjas Filtrantes, los Lechos Filtrantes presentan la ventaja de necesitar una menor superficie para su implantacin.La distancia entre zanjas debe ser entre 1,0 y 2,5 m y el drene debe encontrarse como a ms de 0,6-1,5 m del nivel superior de la capa fretica. La carga hidrulica aplicable es de 0,02-0,05 m3/m2da

44

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Baja

50-90

80-98

25-98

60-90

90-98

65-90

Intermedios

Muy altos

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

6-66

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy baja

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Excepcionalmente

Normal

Altos

FuerteInexistente

ZANJAS FILTRANTES

45

LECHOS FILTRANTES

46

El mecanismo de remocin de materia orgnica consiste en que la matriz de suelo se somete a ciclos intermitentes de carga hidrulica, en los cuales se alternan periodos de inundacin y de secado del suelo. En el periodo de inundacin, el agua residual aplicada lixivia el nitrato previamente convertido por las bacterias aerobias presentes en la matriz de suelo, presentndose entonces condiciones anaerobias e inicindose un proceso de denitrificacin, que es el mecanismo primario de remocin de nitrgeno en un sistema de filtracin rpida. El porcentaje de remocin de nitrgeno puede ser hasta del 80 % en condiciones ptimas. A medida que se seca la superficie del suelo, las bacterias aerobias se activan nuevamente y comienzan a descomponer la materia orgnica presente, inicindose entonces un proceso de nitrificacin. La descomposicin de la materia orgnica ayuda a resquebrajar la soglea, y la nitrificacin microbiana libera sitios de adsorcin de amoniaco en materiales arcillosos y en los humus presentes. El periodo de secado es esencial para la restauracin de condiciones aerobias en la matriz del suelo, ya que el oxgeno atmosfrico penetra en el suelo y las bacterias que oxidan la materia orgnica y el amoniaco disponen de oxgeno. Por lo que concierne a otros constituyentes, se ha encontrado que los suelos que se usan en los sistemas de infiltracin rpida generalmente tienen una baja capacidad de retencin de sales solubles, pero pueden retener cantidades grandes de metales pesados y de fsforo. Se ha encontrado que los principales mecanismos de remocin de fsforo en estos sistemas son la adsorcin y la precipitacin qumica.

47

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Baja

50-90

30-55

10-90

50-90

80-98

90-95

Altos

Muy altos

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

2-25

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy baja

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Excepcionalmente

Normal

Altos

FuerteInexistente

LECHO FILTRANTE

48

DISEO DE POZOS FILTRANTES

Limitacin recomendada de uso:Vertidos de vivienda familiar

Problemas en el sistema:Limitacin del sublveo Extraccin de slidos y eliminacin Olores

El nmero de pozos (N), su dimetro (D) y altura se relejan en funcin de los habitantes equivalentes servidos, con una dotacin < 250 l/he.d. El pozo filtrante se ve precedido de una cmara de grasas, un pozo de registro, una fosa sptica y una arqueta de reparto.

49

50

2.703.00491 a 100

2.703.00481 a 90

2.403.00471 a 80

2.403.00461 a 70

2.403.00351 a 60

2.403.00241 a 50

2.402.70231 a 40

1.802.40226 a 30

1.802.10221 a 25

1.801.80216 a 20

1.802.40111 a 15

1.801.8016 a 10

1.501.5014 a 5

H (m)D (m)N

Caractersticas de los Pozos filtrantesPoblacin

(he)

51

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Baja

50-90

80-98

25-98

50-90

90-98

55-80

Intermedios

Muy altos

Poco frecuente

Poca

Poca

Muy sencillo

1-14

Muy complejo

Sencillo

Muy sencillo

Muy baja

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Excepcionalmente

Inexistentes

Inexistentes

ExcepcionalmenteInexistente

POZO FILTRANTE

52

INFILTRACIN RAPIDA

Es esencialmente un proceso de tratamiento por filtracin, adsorcin y degradacin biolgica, en el cual se aplica el agua residual sobre la zona superior del terreno, donde parcialmente se evapora percolando el resto a travs del terreno, sufriendo un proceso de filtracin por un lecho formado por las partculas del terreno, un proceso de adsorcin e incluso de cambio inico- por los minerales presentes y un proceso de degradacin biolgica por parte de los microorganismos presentes en el terreno. Un proyecto que busque la aplicacin de este sistema, deber considerar, como mnimo, los siguientes aspectos:Objetivos de diseoEleccin del emplazamientoTratamiento previo a la aplicacinClima y almacenamientoTasas de aplicacinSuperficie necesariaCaractersticas de los bancalesAltura del nivel freticoTcnicas de distribucinRecogida de la escorrenta

53

El agua residual, tras recibir los pretratamientos correspondientes, se distribuye en balsas de infiltracin o de distribucin con una escasa profundidad donde no existe vegetacin alguna, aunque s se puede tener si se reparte el agua residual empleando sistemas de aspersin de alta carga. La mayor parte del agua aportada percola, siendo una mnima parte la que se evapora. Este sistema tiene el importante inconveniente de necesitar aguas residuales con una carga contaminante bastante reducida, por la posibilidad de contaminacin de las aguas subterrneas.

54

Cargas hidrulicas correspondientes a cada tiempo de infiltracin, a partir de la definicin del tiempo preciso para un descenso de la lmina de agua en los ensayos de infiltracin de 2.5 cm. La distancia mnima entre las paredes verticales de dos zanjas ser de un metro.

1.2530 - 40< 30 minutos

1.0070 - 90< 10 minutos

0.6090 - 100< 5 minuto

0.60100 - 130

55

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Baja

50-90

80-98

20-70

90-95

80-98

90-95

Pocos

Muy pocos

2-22

Sencillo

Muy sencilla

Muy sencillos

Muy baja

Muy baja

Frecuente

Inexistentes

Moderado

Normal

Alto

FuerteInexistente

INFILTRACIN RPIDA

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

56

FILTRO VERDE

57

FILTROS VERDESadicin de aguas a terrenos cubiertos de vegetacin (macrofitodepuracin), utilizando conjuntamente la capacidad de depuracin natural de los mismos (edafodepuracin).

Especie vegetalevapotranspiracincapacidad de asimilacin de nutrientes tolerancia a las condiciones de humedad del suelopotencial rentabilidad,

Terrenodisponibilidad (5 ha/1000 he)permeabilidad (intermedia)exento de pozos y tomas de aguas potablespendiente del mismo entre el 2 y el 6%

Vertidopresencia de txicos caudal/pluviosidad

QUE ES UN FILTRO VERDESe denomina Filtro Verde a una Tecnologa de Bajo coste y explotacin que aprovecha la capacidad fsica, qumica y biolgica del suelo para depurar las aguas residuales. FISICA: Filtracin segn granulometra:- Suelo Arcilloso: Dimetro partculas2mm.Rpida y poco efectiva.- Suelo Franco: Intermedio. QUMICA: Asimilacin de sustancias qumicas como nutrientes, por plantas como chopos, carrizos, juncos... BIOLGICA: Metabolizacin por microorganismos de la materia orgnica. Se admite que los microorganismos del suelo y de las races de las plantas pueden llegar a eliminar hasta un 85% de la Materia Orgnica que aquel reciba. Por otra parte, la vegetacin cloroflica asimila, siempre que la carga de aguas residuales se mantenga dentro de ciertos limites, los compuestos nitrogenados, fosfricos y potsicos que contengan.

58

CONDICIONES DE OPERACINRiego a manta. Rotacin de parcelas con ciclos intermitentes (4-10 das) dependiendo de la pluviometra.Caudal de alimentacin: entre 20 m3/ha.d y 60 m3/ha.d.Caractersticas del agua de entrada al sistema: generalmente agua bruta, o pretratada

59

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

FILTRO VERDE12-110

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Frecuencia regular

Poca

Poca

Muy sencillo

Pocos

Intermedios

90-99

70-90

95-9985-9885-98

50-85

Muy baja

Alta

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Frecuente

Bueno

Inexistentes

ExcepcionalmenteInexistente

60

Es el sistema de tratamiento de agua mEs el sistema de tratamiento de agua ms antiguo del mundo. s antiguo del mundo. Copia el proceso de purificaciCopia el proceso de purificacin que se produce en la n que se produce en la naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de la corteza terrestre y forma los acula corteza terrestre y forma los acuferos o rferos o ros subterros subterrneos. neos. Elimina fundamentalmente sElimina fundamentalmente slidos en suspensilidos en suspensin y patn y patgenosgenos

FILTRO DE ARENAFILTRO DE ARENA

LimitaciLimitacin recomendada de uso:n recomendada de uso:< 10000 habitantes< 10000 habitantes

61

Filtracin

Rpida Lenta

Ascendente Descendente Descendente

62

Desaarenador-desengrasador Decantador Filtro

Otros tratamientos Sedimentador

Desaarenador-desengrasador Decantador Filtro

Necesario un desbaste. Rejillas o Tamices

Necesario desengrasado

Necesaria decantacin fsica

Recomendable decantacin secundaria

Instalacin de suministro energtico en filtros con lavado por aire y agua

Eliminacin lodos por lavado o limpieza de los filtros

INSTALACIONES PREVIAS REQUERIDAS:INSTALACIONES PREVIAS REQUERIDAS:

63

Lecho Filtrante

Qs

Qf

Qs

Entrada Efluente

Salida Efluente

Qe

FILTRACIFILTRACIN RN RPIDA (FR)PIDA (FR)

FR

Arena Arena/antracita Antracita

0,6-0,9 m

QfQsQe ==

sefsef

fff

sss

eee

SSSvvv

SvQSvQSvQ

,,

***

>>

64

CARACTERSTICAS DEL MATERIAL FILTRANTE

Granulometra

Talla efectiva (D10)

Coeficiente de uniformidad (D60/D10)

Friabilidad o dureza: es un coeficiente que mide la prdida de material filtrante en forma de finos, debido a las roturas del mismo durante el funcionamiento y lavados.

10 1 0,1 0,010

20

40

60

80

100

D60

D10

po

rcen

taje

qu

e p

asa

(%

)

log10

tamao partcula (mm)

Perdida por ataque cido, generalmente ligado al contenido en carbonatos.

Peso especfico real: peso del producto por unidad de volumen.

Peso especfico aparente del producto apelmazado o esponjado.

65

0,850,65Arena gruesa

0,650,45Arena estndar 1,701,35

0,450,35Arena Fina

MximoMnimoMximoMnimo

Coeficiente de uniformidadTamao efectivo (mm)

LECHOS DE ARENA

El medio filtrante debe estar compuesto por:

granos de arena duros y redondeados

peso especfico real 2,6 kg/

peso especfico aparente 1,3-1,6 kg/L

libre de arcilla y materia orgnica

< 2% de carbonato de calcio y magnesio

66

LECHOS DE ANTRACITA

El medio filtrante debe estar compuesto por:granos piramidales, duras (3,5 escala Mosh), peso especfico

>1450kg/m3

alto contenido en carbono fijolibre de arcilla, polvo, limo, sulfuros y materiales extraosbajo contenido en cenizas y material voltilbaja friabilidad

Interfase de los dos materiales < 0,15 mantracita < 4-6 arena

LECHOS MIXTOS

67

El lavado consiste en hacer circular en contracorreinte un cierto caudal con objeto de retirar del lecho filtrante las partculas retenidas en l y desapelmazar el lecho.

Debe dejarse por encima del lecho filtrante un espacio de mas del 30% del espesor del mismo para la expansin del lecho durantre el lavado.

El lavado con aire rompe y facilita el lavado posterior que se puede hacer ms corto, con lo que se ahorra agua de lavado.

El lavado con agua y aire simultneamente mezcla todas las partculas del lecho, aunque tengan diferentes tamaos o densidades.

Los sistemas de lavado pueden ser:

a) Flujo ascendente. Expansin del lecho del 20 al 40%. lavado >1,7 fluidizacin , Qagua=15-100 m3/m2h

b) Flujo ascendente y lavado superficial

c) Lavado simultneo con agua y aire. Qaire = 3-90 m3/m2h, expansin< 10%.

d) Flujo ascendente y lavado subsuperficial. Medios mixtos.

SISTEMA DE LAVADO

68

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,60

20

40

60

80

100

Velo

cid

ad

de c

on

trala

vad

o (

m3/

m2h

)

dimetro del medio (mm)

69

> 20%

< 20%

Max. expansin

arena gruesa sola

Aire simultneamente con un flujo de agua ascendente bajo primero y agua sola con alta velocidad despus

Con aire

Velocidad baja durante la primera fase de lavado sin fluidificacin y alta durante la segunda con fluidificacin de partculas

de baja velocidad seguida de alta

velocidad(30 a 60+ 5 a 27

m3/m2h)

arena gruesa sola o antracita sola

Aire simultneamente con el agua primero y luego agua sola a una rata mayor

Con aire

Velocidad inicial ms baja durante la primera fase del lavado que durante la segunda sin fluidizacin en ambas

de baja velocidad(5 a 25 m3/m2h)

arena fina solaarena y antracitaantracita sola

Aire sin flujo de agua ascendente primero y agua sola despus

Con aire

arena fina solaarena y antracita

- Chorros fijos- Chorros rotatoriosCon agua

arena fina solaarena y antracita

Se usa lavado ascendente solo

Sin agitacin auxiliarSe usa velocidad constante

durante el lavado con fluidificacin de todas las capas del medio filtrante y estratificacin de partculas

de alta velocidad(30 a 60 m3/m2h)

DescripcinTipoDescripcinTipo

Medio filtrante con que se una este lavado

AGITACIN AUXILIARLAVADO ASCENDENTE CON AGUA

MODALIDADES DE LAVADO DE FILTROS

70

Parmetros de diseo del sistema de filtro de arenan lneas tratamiento n mximo lneas lavado simultneo

SSafluente =20-100 mg/L SSefluente =5-10 mg/L

filtracin = 525 m3/m2h tciclo= 624 h

nHuecos(%)=5060(antracita) 40-50(arena)

Wfloculo seco (w/v)=3-6%

n Hue oc =

71

Parmetros de diseo del sistema de filtro de arena

Caudal unitario (m3/h) =

Seccin unitaria (m2)=

Vagua filtrada(m3) =

Wslidos (kg) =

Cap retencin (kg/m3) =

Vlecho (m3) =

lneasnQ

Q diseou =

filtracin(m3/m2h)=

Hlecho (m) =

Hfiltro (m) =

Perd. cargalecho limpio (m) =

Qagua lavado (m3/h) =

Qaire lavado (m3/h) =

filtracin

uu

QS

=

( )maxudiseo

filtracin simultneolavadolneasnlneasnSQ

=

cicloufiltradaagua tQV =( )

filtradaagua

efluenteafluenteslidos V1000

SSSSW

=

osecfloculoocHuecosHue

retenido W100

n

100n

W =

=

retenido

slidoslecho W

WV

seguridadu

lecholecho HS

VH +=

virolalecho

lechofiltro H100Exp

1HH +

+=

100P

HP lechopiolimlecho

=

lavadoaguaulavadoagua SQ =

lavadoaireulavadoaire SQ =

72

BBsicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que sicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que contiene una capa contiene una capa sobrenadantesobrenadante del agua que se va a desinfectar, un del agua que se va a desinfectar, un lecho filtrante de arena, drenajes y un juego de dispositivos delecho filtrante de arena, drenajes y un juego de dispositivos deregulaciregulacin y control.n y control.

1-1,5 m

El medio filtrante debe estar compuesto por:El medio filtrante debe estar compuesto por:

granos de arena duros y redondeadosgranos de arena duros y redondeados

libre de arcilla y materia orglibre de arcilla y materia orgnicanica

Menos del 2% de carbonato de calcio y magnesioMenos del 2% de carbonato de calcio y magnesio

didimetro efectivo de la arena del orden de 0,15 a 0,35 metro efectivo de la arena del orden de 0,15 a 0,35 mmmm

profundidad del lecho puede variar entre 0,50 y 1,00 m (espesor profundidad del lecho puede variar entre 0,50 y 1,00 m (espesor mmnimo de 0,30 m)nimo de 0,30 m)

coeficiente de uniformidad

73

La velocidad de diseLa velocidad de diseo tambio tambin es importante al decidir el nn es importante al decidir el nmero de mero de unidades con las que operarunidades con las que operar el filtro. Con velocidades mayores de el filtro. Con velocidades mayores de 0,2 m0,2 m33/m/m22 hora deberhora deber considerarse un mconsiderarse un mnimo de tres unidades.nimo de tres unidades.

El El rea de cada unidad (Area de cada unidad (Ass) es una funci) es una funcin de la velocidad de n de la velocidad de filtracifiltracin (n (ff), del caudal (Q), del n), del caudal (Q), del nmero de turnos de operacimero de turnos de operacin (C) n (C) y del ny del nmero de unidades (N).mero de unidades (N).

AAss = (Q = (Q C) / (N C) / (N ff))

74

75

CONCEPCIN DEL SISTEMA

Para que la operacin del sistema sea confiable, debe evitarse el uso de dispositivos para elevar el nivel del agua (bombas).

En caso de necesidad de bombeos se debera efectuar una sola etapa de bombeo que eleve el agua cruda hasta un nivel, desde elcual pueda distribuirse por gravedad al reservorio y a la red.

Preferentemente, el filtro lento debe operar en forma continua, es recomendable construir un tanque de almacenamiento de agua crudapara abastecer por gravedad la planta durante las 24 horas del da.

CONDICIONES DEL AGUA CRUDA

Temperatura.

Concentracin de nutrientes.

Concentracin de algas.

Concentraciones altas de turbiedad.

76

UBICACIN

Debe estar en una zona accesible, con vas de comunicacin que faciliten su posterior construccin, operacin y mantenimiento.

El agua subterrnea debe estar ausente o muy profunda.

La zona debe ser segura y no estar expuesta a riesgos naturales o humanos.

De preferencia, la topografa de la zona seleccionada debe reunir los desniveles necesarios para que el sistema pueda operar totalmente por gravedad.

ASPECTOS RELACIONADOS CON LA COMUNIDAD

Efectuar estudios sociolgicos para determinar las costumbres y creencias que puedan afectar la aceptacin del sistema.

Comprobar la informacin demogrfica disponible.

Determinar los recursos humanos y materiales disponibles para adecuar el diseo del sistema.

Estudiar la incidencia de enfermedades de origen hdrico y presencia de vectores.

77

Tareas rutinarias:Tareas rutinarias:

ajustes y mediciajustes y medicin del caudaln del caudalmonitoreo de la calidad del agua producidamonitoreo de la calidad del agua producidalimpieza de la superficie de la arenalimpieza de la superficie de la arenalavado y almacenamiento de la arenalavado y almacenamiento de la arenareconstruccireconstruccin del lecho filtranten del lecho filtrante

La limpieza del lecho filtrante debe iniciarse cuando el nivel dLa limpieza del lecho filtrante debe iniciarse cuando el nivel del el agua en la caja del filtro llega al magua en la caja del filtro llega al mximo y el agua empieza a rebosar ximo y el agua empieza a rebosar por el aliviadero. por el aliviadero.

Para la limpieza de la superficie del lecho filtrante hay dos mPara la limpieza de la superficie del lecho filtrante hay dos mtodos todos manuales disponibles, que son aplicables al medio rural:manuales disponibles, que son aplicables al medio rural:

Raspado: retirar una capa superficial de alrededor de 2 Raspado: retirar una capa superficial de alrededor de 2 cmcm de espesor, de espesor, cada vez que la carrera del filtro ha llegado a su fincada vez que la carrera del filtro ha llegado a su finTrillado: volteado de la arena del filtro con arrastre por agua Trillado: volteado de la arena del filtro con arrastre por agua del del

sedimento retenido por el filtro (trillado en hsedimento retenido por el filtro (trillado en hmedo) o sin arrastre medo) o sin arrastre (trillado en seco) (trillado en seco)

Por lo menos, cada cinco aPor lo menos, cada cinco aos se realizaros se realizar el lavado completo del el lavado completo del filtro. filtro.

CRITERIOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO

78

La presencia de biocidas o plaguicidas en el afluente pueden modificar o destruir el proceso microbiolgico en el que se basa la filtracin lenta.

Las comunidades aceptan el agua tratada por la FLA

La eficiencia de esta unidad se reduce con la temperatura baja.

No hay cambios organolpticos en la calidad del agua

El filtro lento sin pretratamiento, no debe operar con aguas con turbiedad mayor de 20 30 UNT; espordicamente se pueden aceptar picos de 50 a 100 UNT.

La mayor ventaja de esta unidad reside en su simplicidad. El filtro lento sin controlador de velocidad y con controles de nivel mediante vertederos es muy sencillo y confiable de operar con los recursos disponibles en el medio rural de los pases en desarrollo.

DesventajasVentajas

79

Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

FILTRO DE ARENA

1-9

Sencillo

Sencilla

Muy sencillos

Frecuencia regular

Regular

Regular

Normal

Muy altos

Intermedios

80-99

70-90

40-9925-9020-80

50-90

Muy alta

Muy baja

Muy baja

Frecuente

Inexistentes

Frecuente

Inexistente

Normal

Inexistentes

Moderado

80

FILTRO DE TURBA

81

Impermeabilizacin

Son estanques o balsas rellenas grava, gravilla, arena y turba. La turba es un carbn activo de origen vegetal El agua residual entra regando la superficie del lecho. Sistema de drenaje recoge el efluente en el fondo. Terreno debe ser impermeable

LECHO DE TURBA

Drenaje

Arena ( 15 cm)

Turba ( 50 cm)

Grava ( 15 cm)

El tratamiento de aguas residuales por filtracin sobre turba se basa en aprovechar las propiedades de absorcin y adsorcin de este carbn mineral, as como de la actividad bacteriana que se desarrolla en la superficie. Se produce en consecuencia, fenmenos fsicos (filtracin), qumicos (intercambio inico) y biolgicos (degradacin).

El proceso consiste en una filtracin a travs de una capa e turba superpuesta sobre un sistema drenante formado por un lecho de arena y grava, con tubos drenantes y sobre un suelo impermeable con una ligera pendiente. El agua residual, que ocupa un espesor de unos 20 cm sobre la turba, se filtra durante un tiempo limitado(10 das), siendo necesario la retirada de la costra que se ha formado en la superficie del lecho de turba, debido a la retencin de la materia en suspensin. Despus se deja un periodo de recuperacin (10-20 das), antes de iniciar el ciclo de aplicacin. Como consecuencia del rgimen de explotacin, resulta necesario contar al menos con dos lechos en paralelo y el tamao recomendado es de 200 m2. La accin de depuracin se realiza en la turba, mientras que el resto de los estratos empleados slo retiene al inmediatamente superior.

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Los filtros se disponen en varias unidades, mnimo dos La superficie mxima recomendada es de 200 m2. El agua residual se filtra durante 20-25 das. Retirar la costra que se forma. Reposar el lecho durante unos 10-20 das. Pretratamiento: fundamental un tamiz. Laguna de maduracin para control de patgenos.

Esquema de funcionamiento

Desaarenador-desengrasador Tamizado

Lecho de turba

Laguna aerobia

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Qdiseo CH=20-40 L/m2h

n lneas 3 n lneas filtrando = 1,5(n lneas)

L/A tciclo = 35-45 d

Llecho (m) =

Qlnea (m3/h)=

Slecho (m2)=

Vturba (m3)=

trecuperacin (d) =

Parmetros de diseo del sistema de lecho de turba

filtrandolineasnQ

Q diseolnea =

H

lnealecho C

1000QS =

5,0SV lechoturba =

( ) 5,0lecholecho SALL =

5,1t

t ciclonrecuperaci =

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Efecto de la temperatura

Disminucin Coliformes fecales (%)

Disminucin P (%)

Disminucin N (%)

Disminucin SS (%)

Disminucin DBO5 (%)

Disminucin DQO (%)

Costes de explotacin y mantenimiento

Costes de construccin

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duracin de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotacin

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variacin caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integracin con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProduccin de fangosFangos

Baja

50-99

20-30

20-75

85-95

70-90

60-90

Pocos

Intermedios

Frecuencia regular

Regular

Poca

Sencillo

0,6-1

Muy sencillo

Compleja

Complejos

Baja

Alta

Moderado

Inexistentes

Moderado

Normal

Medios

InexistentesInexistente

LECHO DE TURBA