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TRATAMIENTO DEL AGUA Por: RAMÓN MERINO LOO AGRADECIMIENTO Ing. Miguel Paredes Melgoza Director General Índice: 1. Aspectos Generales 2. Marco Jurídico 3. Tratamiento del Agua 4. Tipos de tratamiento del Agua: Primario, Secundario y Terciario 5. Costos de Operación y Mantenimiento 6. Conclusiones EL AGUA EN EL PLANETA El AGUA, es un recurso tan importante como la vida misma, ya que dependemos completamente de ella para sobrevivir. El cuidado en su consumo y su posterior tratamiento se vuelven hoy en día, una actividad obligada La cantidad total de agua en el planeta … NO CAMBIA Desde el espacio, cualquier imagen de nuestro planeta muestra que la Tierra es un planeta azul, y es que el 70% de su superficie está cubierta por agua y sólo 30% es tierra firme. (AGUA.ORG.MX) Sin embargo, contrario a lo que muchas personas creen Su distribución es muy variable, en algunas regiones es muy abundante, mientras que en otras escasea. De ésta, “Agua Dulce”, casi el 70% no está disponible para consumo humano debido a que se encuentra en forma de glaciares, nieve o hielo. La disponibilidad de agua promedio anual en el mundo es de aprox. 1,386 millones de km3 De éstos, el 97.5 % es agua salada y solo el 2.5 % es agua dulce Es decir, solamente existen 35 millones de km3 Se estima que solamente el 0.77% se encuentra como agua dulce accesible al ser humano. ESTADISTICAS DEFINICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES Las AGUAS RESIDUALES Son aquellas aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos público urbano, doméstico, industrial, comercial, de servicios, agrícola, pecuario, de las plantas de tratamiento y en general, de cualquier uso, así como la mezcla de ellas. Pueden contener grasas, detergentes, materia orgánica, residuos industriales, agro ganaderos, sustancias toxicas, entre otros contaminantes. Conocidas comúnmente como AGUAS NEGRAS CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES Se clasifican en: Aguas residuales domésticas: Aquellas procedentes de zonas de vivienda y de servicios, generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas. Aguas residuales industriales: Todas las aguas residuales vertidas desde locales utilizados para efectuar cualquier actividad comercial o industrial, que no sean aguas residuales domésticas ni aguas de escorrentía pluvial. AGUAS RESIDUALES URBANAS Aguas residuales urbanas: Las aguas residuales domésticas o la mezcla de las mismas con aguas residuales industriales y/o aguas de escorrentía pluvial. Todas ellas habitualmente se recogen en un sistema colector y son enviadas mediante un emisario terrestre a una Planta de Tratamiento de Agua (PTAR) MARCO JURIDICO La Constitución Política Mexicana establece la gestión jurídica del agua en los siguientes artículos y la Ley de Aguas Nacionales (LAN). El artículo 4˚ reconoce que toda persona tiene derecho al acceso, la disposición y el saneamiento de agua para consumo personal y doméstico en forma suficiente, salubre, aceptable y asequible. El Estado debe garantizar este derecho de forma equitativa y sustentable, y establecer la participación de la Federación, los estados y la ciudadanía para conseguirlo. El artículo 27 señala que las aguas son propiedad de la Nación y sienta las bases para que el Estado regule su aprovechamiento sostenible, con la participación de la ciudadanía y de los tres niveles de gobierno. Especifica que la explotación, el uso o aprovechamiento de los recursos se realizará mediante concesiones otorgadas por el Ejecutivo, con base en las leyes. El artículo 115, por su parte, especifica que los municipios tienen a su cargo los servicios públicos de agua potable, drenaje, alcantarillado, tratamiento y disposición de sus aguas residuales. LEGISLACIÓN LEY DE AGUAS NACIONALES Legislación aplicable en materia de Aguas Residuales Ley de Aguas Nacionales y su Reglamento, Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente En su artículo 88 atribuye a los municipios, con la participación de los estados, el control de las descargas de aguas residuales en los alcantarillados y sistemas de drenaje de los centros urbanos. Hay que destacar que, en virtud del artículo 91 bis de dicha ley, las personas físicas y jurídicas tendrán que cumplir con las condiciones de descarga específicas que existan en cada municipio y estado. Comisión Nacional del Agua Municipios con el concurso de los Estados Descargas de Aguas Residuales a Cuerpos Receptores Nacionales Descargas de Aguas Residuales a Sistemas de Alcantarillado COMPETENCIA PARA EL CONTROL DE LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES NORMAS OFICIALES MEXICANAS APLICABLES A DESARGAS DE AGUAS RESIDUALES NOM-001-SEMARNAT-1996 NOM-002-SEMARNAT-1996 NOM-003-SEMARNAT-1997 NOM-004-SEMARNAT-2002 DESCARGAS EN AGUAS Y BIENES NACIONALES DESCARGAS AL ALCANTARILLADO MUNICIPAL AGUAS RESIDUALES PARA REUSO EN SERVICIOS LMP PARA DISPOSICIÓN DE LODOS Y BIOSOLIDOS NORMAS OFICIALES MEXICANAS NOM-001-SEMARNAT-1996 ESTABLECE LOS LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES EN AGUAS Y BIENES NACIONALES, CON EL OBJETO DE PROTEGER SU CALIDAD Y POSIBILITAR SUS USOS. Tabla 1.- Contaminantes Básicos LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BASICOS RIOS EMBALSES NATURALES AGUAS COSTERAS S U E L O PARAMETROS Y ARTIFICIALES Explotación HUMEDALES (miligramos por Uso en riego Uso público P ro tecció n Uso en riego Uso público pesquera, R ecreació n Estuario s Uso en riego NATURALES litro, excepto agrí co la urbano de vida agrí co la urbano navegació n y (B ) (B ) agrí co la (B) cuando se (A ) (B ) acuát ica (B ) (C ) o tro s uso s específique) (C) (A) (A) P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. Temperatura o C (1) N.A N.A. 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 N.A. N.A. 40 40 Grasas y Aceites (2) 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 Materia Flotante (3) ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente ausente Sólidos Sedimentables (ml/l) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 N.A. N.A. 1 2 Solidos Suspendidos Totales 150 200 75 125 40 60 75 125 40 60 150 200 75 125 75 125 N.A. N.A. 75 125 Demanda Bioquímica de Oxígeno5150 200 75 150 30 60 75 150 30 60 150 200 75 150 75 150 N.A. N.A. 75 150 Nitrógeno Total 40 60 40 60 15 25 40 60 15 25 N.A. N.A. N.A. N.A. 15 25 N.A. N.A. N.A. N.A. Fósforo Total 20 30 20 30 5 10 20 30 5 10 N.A. N.A. N.A. N.A. 5 10 N.A. N.A. N.A. N.A. P. D. = Promedio Diario P. M. = Promedio Mensual N. A. = No Aplicable (A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos (1) Instántaneo (2) Muestra Simple Promedio Ponderado (3) Ausente según el método de Prueba definido en la NMX-AA-006 NOM-001-SEMARNAT-1996 ESTABLECE LOS LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES EN AGUAS Y BIENES NACIONALES, CON EL OBJETO DE PROTEGER SU CALIDAD Y POSIBILITAR SUS USOS. Tabla 2.- Metales pesados LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANUROS RIOS EMBALSES NATURALES AGUAS COSTERAS S U E L O PARAMETROS (*) Y ARTIFICIALES Explotación HUMEDALES (miligramos por litro) Uso en riego Uso público P ro tecció n Uso en riego Uso público pesquera, R ecreació n Estuario s Uso en riego NATURALES agrí co la urbano de vida agrí co la urbano navegació n y (B ) (B ) agrí co la (B) (A ) (B ) acuát ica (B ) (C ) o tro s uso s (C ) (A ) (A ) P.M. P.D. P.M. P.D. P.M.P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2 Cianuros 1.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 Cobre 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 Cromo 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0 Mercurio 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01 0.01 0.02 0.005 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01 Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 0.4 Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 P. D. = Promedio Diario P. M. = Promedio Mensual N. A. = No Aplicable (A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos (1) Instántaneo (2) Muestra Simple Promedio Ponderado NOM-001-SEMARNAT-1996 ESPECIFICACIONES EL RANGO PERMISIBLE DE pH ES DE 5 A 10 UNIDADES. EL LMP DE COLIFORMES FECALES ES DE 1000 Y 2000 NMP/100 ML, PARA PROMEDIO MENSUAL Y DIARIO, RESPECTIVAMENTE. EL LMP DE HUEVOS DE HELMINTO, PARA DESCARGAS VERTIDAS A SUELO (USO EN RIEGO AGRÍCOLA), ES DE 1 Y 5 HUEVOS/L PARA RIEGO NO RESTRINGIDO Y RIEGO CON RESTRICCIONES, RESPECTIVAMENTE. NOM-002-SEMARNAT-1996 ESTABLECE LOS LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO URBANO O MUNICIPAL LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES PARÁMETROS PROMEDIO MENSUAL PROMEDIO DIARIO INSTANTÁNEO GRASAS Y ACEITES 50 75 100 SÓLIDOS SEDIMENTABLES (ml/l) 5 7.5 10 ARSÉNICO TOTAL 0.5 0.75 1.0 CADMIO TOTAL 0.5 0.75 1.0 CIANURO TOTAL 1.0 1.5 2.0 COBRE TOTAL 10 15 20 CROMO HEXAVALENTE 0.5 0.75 1.0 MERCURIO TOTAL 0.01 0.015 0.02 NÍQUEL TOTAL 4.0 6.0 8.0 PLOMO TOTAL 1.0 1.5 2.0 ZINC TOTAL 6.0 9.0 12 CAMPO DE APLICACIÓN: ES DE OBSERVANCIA OBLIGATORIA PARA LOS RESPONSABLES DE LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO URBANO O MUNICIPAL. NOM-002-SEMARNAT-1996 ESPECIFICACIONES EL INTERVALO PERMISIBLE DE pH EN LAS DESCARGAS ES ENTRE 5.5 Y 10 UNIDADES. LA TEMPERATURA MÁXIMA PERMISIBLE ES 40 °C. LA MATERIA FLOTANTE DEBE ESTAR AUSENTE. LOS LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA DBO Y SST SON LOS ESTABLECIDOS EN LA NOM-001-SEMARNAT-1996 O EN LAS CONDICIONES PARTICULARES DE DESCARGA QUE DEBA CUMPLIR A LA DESCARGA DEL SISTEMA MUNICIPAL. NOM-003-SEMARNAT-1997 Establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público. (DOF del 21 de septiembre de 1998) Promedio mensual TIPO DE REUSO Coliformes Fecales NMP/100 ml Huevos de Helminto (h/l) Grasas y Aceites mg/l DBO5 mg/l SST mg/l SEVICIOS AL PÚBLICO CON CONTACTO DIRECTO 240 1 15 20 20 SERVICIOS AL PÚBLICO CON CONTACTO INDIRECTO U OCASIONAL 1,000 < 5 15 30 30 LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES NOM-004-SEMARNAT-2002 Protección ambiental.- Lodos y biosólidos.- Especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final. Los lodos y biosólidos que cumplan con esta especificación pueden ser manejados como RESIDUOS NO PELIGROSOS para su aprovechamiento o disposición final. PRINCIPALES ESPECIFICACIONES Las personas físicas o morales interesadas en llevar a cabo el aprovechamiento o disposición final de los lodos y biosólidos a que se refiere esta Norma Oficial Mexicana, deberá de recabar la “constancia de no peligrosidad de los mismos” en términos del trámite SEMARNAT- 07-007. PTAR GALINDO , SJR QRO. Lechos de Secado CONTAMINACION DEL AGUA Debido a su composición las aguas residuales presentan diferentes características físicas químicas y biológicas que deben ser cuantificadas con anticipación para poder seleccionar de forma correcta el sistema de tratamiento. COMO SE DETERMINA EL NIVEL DE CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES ? A este proceso se le llama “Caracterización de las Aguas Residuales”. CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES LOS CONTAMINANTES PUEDEN DIVIDIRSE EN: CONTAMINANTES BIOLÓGICOS cuyo origen orgánico les permite ser descompuesto por bacterias. CONTAMINANTES FÍSICOS Como plásticos o partes metálicas que pueden inclusive llegar a ser radioactivas. CONTAMINANTES QUÍMICOS hidrocarburos, aceites, detergentes, plásticos y pesticidas, compuestos inorgánicos, como el fósforo, potasio, ácidos, abonos sintéticos y más. PARAMETROS CONTAMINANTES Para conocer el tipo de contaminación es necesario llevar a cabo una caracterización del agua residual, la cual proporciona una amplia variedad de información sobre el tipo y la concentración de los contaminantes. Algunos de los parámetros Físicos que deberán ser analizados son: Sin embargo, los que darán información sobre el contenido de la orgánica contaminante serán • Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) Es la cantidad de oxígeno consumida o necesaria para la descomposición microbiológica (oxidación) de la materia orgánica en el agua, se define como la cantidad total de oxígeno requerido por los microorganismos para oxidar la materia orgánica biodegradable. • pH • Temperatura • Conductividad: AFORO Y CARACTERIZACIÓN : Toma de muestra comunidad “EL COECILLO” Estudio de Factibilidad y Proyecto Ejecutivo PTAR PONIENTE SILAO, GTO TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES • Demanda Química de Oxígeno (DQO) Mide toda la materia orgánica del agua (la biodegradable y la no biodegradable) susceptibles de ser oxidadas por medios químicos que hay disueltas o en suspensión en una muestra líquida • Nutrientes (nitrógeno y fósforo) • Sólidos en Suspensión • Sólidos Sedimentables • Además de los relacionados con el tipo de actividad que genera el efluente (metales, tensioactivos, sulfatos, cianuros, etc.). PTAR URIANGATO , GTO. Sedimentador Secundario ¿POR QUÉ TRATAR EL AGUA? TRATAMIENTO DEL AGUA DERECHO AL AGUA En 2010 Naciones Unidas (NU) declaró “El acceso seguro al agua potable y al saneamiento derecho humano fundamental para el completo disfrute de la vida y de todos los demás derechos humanos”. ... Agua limpia y saneamiento es el sexto objetivo de un total de diecisiete. TRATAMIENTO DEL AGUA La buena gestión de las aguas residuales significa hábitos de vida más saludables, y energía más sostenible y limpia, y están en consonancia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) TRATAMIENTO DEL AGUA TRATAMIENTO DEL AGUA NIVELES DE TRATAMIENTO CARATERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES NIVELES DE TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES Por medio del Tratamiento de Aguas Residuales es posible eliminar los contaminantes presentes en el agua a nivel físico, biológico y químico. Las aguas tratadas pueden ser utilizadas de distintas maneras, por lo que el proceso de tratamiento que se les da está relacionado con el uso que éstas tendrán como el riego, agricultura, industria, entre otros PTAR TARANDACUAO, GTO. TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES Las etapas de un sistema de tratamiento de aguas residuales se puede clasificar de manera general en: • Pretratamiento • Tratamiento Primario • Tratamiento Secundario • Tratamiento Terciario. PTAR GALINDO, SJR QRO PRETRATAMIENTO PRETRATAMIENTO En el pretratamiento se llevan a cabo operaciones físicas y mecánicas, con el objetivo de separar de las aguas residuales la mayor cantidad de materias que podrían causar problemas en los tratamientos que se desarrollan posteriormente. Este tipo de materias pueden incluir grasas, aceites, ramas, basura, entre otros. Incluyeequipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores PTAR TEQUISQUIAPAN , QRO. PRETRATAMIENTO Rejillas Manuales de gruesos y medios Rejilla Automática PTAR SAN PEDRO AHUACATLÁN II II (SPA II) SJR, QRO. PTAR SANTA CATARINA, GTO. PTAR SANTA CATARINA, GTO. Planta de Pretratamiento compacta: • Cribado o desbaste • Desarenado • Desengrasado PRETRATAMIENTO Rejillas Manuales de gruesos y medios, desarenador PTAR GALINDOo SJR, QRO PTAR SPA II SJR, QRO Cárcamo de bombeo Nos permite asegurar que exista suficiente agua para la alimentación a los reactores PRETRATAMIENTO PTAR ROMITA, GTO PTAR ROMITA, GTO TRATAMIENTO PRIMARIO TRATAMIENTO PRIMARIO El tratamiento primario es de carácter físico-químico, con éste se busca reducir la materia suspendida, ya sea por medio de precipitación, sedimentación, o algunos tipos de oxidación química. Se eliminan los sólidos en suspensión presentes en el agua residual. Los principales procesos físico-químicos que pueden ser incluidos en el tratamiento primario son los siguientes • Sedimentación Primaria • Flotación • Coagulación – floculación y filtración Éste tiene altos costos, por lo que no se utiliza en todos los procesos. TRATAMIENTO SECUNDARIO TRATAMIENTO SECUNDARIO El tratamiento secundario se emplea para eliminar cualquier contaminación orgánica disuelta, por lo que la manera más eficiente de llevarlo a cabo es por medio de procesos biológicos. Éste proceso se puede llevar a cabo, mediante distintos sistemas, de manera aerobia o anaerobia. Son métodos de tratamiento de agua residuales en los cuales la remoción de contaminantes se realiza a través de la actividad biológica. Se utiliza para remover sustancias orgánicas, coloidales o disueltas. La materia orgánica degradable se transforma en material celular (nuevas células o gases). Los procesos biológicos se usan también para remover nitrógeno y fósforo. Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente “RAFA o UASB” La digestión anaerobia es un proceso microbiológico complejo que se realiza en ausencia de oxígeno, donde la materia orgánica se transforma a “biomasa” y compuestos orgánicos, la mayoría de ellos volátiles. PTAR ROMITA, GTO TRATAMIENTO SECUNDARIO El agua residual entra al RAFA por el fondo, y fluye hacia arriba. Los microorganismos que forman la capa de lodo, depuran el agua al ir atravesándola en su flujo ascendente . PTAR VALTIERRILLA, GTO TRATAMIENTO SECUNDARIO Distribución interna del influente en un RAFA PTAR VALTIERRILLA, GTO TRATAMIENTO SECUNDARIO El efluente clarificado es extraído de la parte superior del tanque mediante una canaleta por encima de las paredes inclinadas del reactor. PTAR TARANDACUAO, GTO Los lodos son depositados en el fondo del reactor y el agua y el gas son separados en la superficie TRATAMIENTO SECUNDARIO El gas metano generado puede almacenarse para ser utilizado en algún proceso de calentamiento o ser enviado a un quemador de gas para convertirlo en CO2. PTAR TARANDACUAO, GTO TRATAMIENTO SECUNDARIO EL PROCESO ANAEROBIO ES ALTERADO POR LA PRESENCIA DE: METALES PESADOS ALCALINIDAD ALTA SULFATOS SULFUROS CLOROFORMO CIANUROS FENOLES CLORUROS (ALTOS) NITRATOS (DQO/N > 70) VARIACIONES DE pH y temperatura Cantidades excesivas de estos compuestos inhiben la actividad de las bacterias encargadas de degradar la materia orgánica. TRATAMIENTO SECUNDARIO PTAR VALTIERRILLA, GTO Después del sistema anaerobio es necesario realizar un pulimento para eficientar el proceso y lograr los parámetros de salida requeridos. Generalmente se realiza mediante un FILTRO PERCOLADOR es un filtro biológico de lecho fijo que opera bajo condiciones (principalmente) aeróbicas. Se "deja caer" o rocía agua de desecho decantada sobre el filtro. Al migrar el agua por los poros del filtro, la materia orgánica se degrada por la biomasa que cubre el material del filtro. PTAR VALTIERRILLA, GTO TRATAMIENTO SECUNDARIO Reactor Aerobio “Lodos Activados” TRATAMIENTO SECUNDARIO Es un proceso con alta eficiencia de remoción que se basa en el suministro controlado de aire para transformar los contaminantes presentes en el agua en microorganismos, generando a la vez, energía para su metabolismo, formando “flóculos” que se mantienen en suspensión (lodos activados) degradando de esta forma la materia orgánica. PTAR IRAPUATO, GTO Reactor Aerobio “Lodos Activados” TRATAMIENTO SECUNDARIO PTAR IRAPUATO, GTO El lodo activado se desarrolla inicialmente por una aireación prolongada bajo ciertas condiciones que favorecen el crecimiento de organismos que tienen la capacidad de oxidar la materia orgánica. Reactor Aerobio “Lodos Activados” TRATAMIENTO SECUNDARIO PTAR IRAPUATO, GTO PTAR PALMILLAS SJR, QRO En este proceso el paso más importante es la aireación, se logra por difusión de AIRE, que se inyecta por medio de sopladores y a través de tuberías y difusores de aire bajo la superficie del licor mezclado, o por agitación mecánica con ruedas de paletas, o hélices, que provocando turbulencia en la mezcla de aguas negras y lodos, expondrán el líquido al contacto con la atmosfera y absorberán el oxígeno. Este LICOR MEZCLADO se envía a un sedimentador secundario. Los flóculos en suspensión, son separados de la corriente de agua tratada por sedimentación. TRATAMIENTO SECUNDARIO PTAR URIANGATO, GTO CLARIFICACIÓN SECUNDARIA Sedimentador PTAR ROMITA, GTO El agua clarificada es enviada a desinfección CLARIFICADOR SECUNDARIO “Sedimentador Lamelar” Una parte de los lodos decantados son recirculados y la otra son retirados para estabilizarlos. TRATAMIENTO SECUNDARIO PTAR SANTA CATARINA, GTO PTAR ROMITA, GTO DESINFECCIÓN • Prevenir la transmisión de enfermedades hídricas, mediante la inactivación o destrucción de microorganismos patógenos con algún tipo de desinfectante. • Asegurar la entrega de agua de buena calidad microbiológica para evitar riesgo de salud pública y al ambiente. PRÓPOSITO DE LA DESINFECCIÓN DEL AGUA PTAR TARANDACUAO, GTO DESINFECCIÓN TIPOS DE DESINFECTANTES USADOS PARA DESINFECCIÓN DEL AGUA RESIDUAL TRATADA • Cloro-gas • Hipoclorito de calcio • Hipoclorito de sodio • Ozono • Luz ultravioleta PTAR IRAPUATO, GTO DESINFECCIÓN El cloro tiene la característica química de ser un oxidante, lo cual hace que se libere oxígeno matando los agentes Patógenos. TANQUE DE CONTACTO DE CLORO El cloro es el desinfectante más usado, por su elevada capacidad oxidante, su disponibilidad y bajo costo, sin embargo no cumple con todos los atributos deseables del desinfectante ideal ya que: • Es potencialmente dañino al hombre (dosis excesivas) • Su sabor no es agradable en concentraciones superiores a 1 mg/l • Puede formar por reacción compuestos tóxicos (trihalometanos) Por estas características, debe dosificarse adecuadamente, y debe evitarse la presencia en exceso de materia orgánica . PTAR ROMITA, GTO DESINFECCIÓN A diferencia de los métodos químicos para la desinfección de aguas, la luz UV proporciona una inactivación rápida y eficiente de los microorganismos mediante un proceso físico. Cuando las bacterias, los virus y los protozoos se exponen a las longitudes de onda germicidas de la luz UV, se vuelven incapaces de reproducirse e infectar. PTAR IRAPUATO, GTO DESINFECCIÓN ULTRAVIOLETA PTAR IRAPUATO, GTO DESINFECCIÓN PTAR TEQUISQUIAPAN, QRO. AGUA TRATADA PTAR IRAPUATO, GTO. PTAR PALMILLAS SJR, QRO TRATAMIENTO DE LODOS Recirculación y purga de lodos En base a los requerimientos del proceso, los lodos sedimentados pueden ser recirculados para mantener la concentración de biomasa o enviados a un digestor parasu estabilización en el caso del sistema Aerobio. En un sistema Anaerobio, los lodos obtenidos se encuentra ya estabilizados por lo que generalmente se envían a disposición o a Re-uso PTAR TARANDACUAO, GTO. SECADO DE LODOS Una vez estabilizados, los lodos son deshidratados para que puedan ser confinados o enviados a disposición. TRATAMIENTO DE LODOS Este deshidratado puede realizarse a través de un FILTRO PRENSA o por la acción del sol en LECHOS DE SECADO PTAR SPA II SJR, QRO. PTAR GALINDO SJR, QRO. Finalmente, se encuentra el TRATAMIENTO TERCIARIO, que combina procesos de carácter físico-químico y biológico, mejorando así el producto final. Éste puede lograr que el agua tratada pueda ser apta para el abastecimiento agrícola, industrial o potable. TRATAMIENTO TERCIARIO Tratamiento terciario o avanzado que está dirigido a la reducción final de la DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la eliminación de patógenos y parásitos. TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES En general los procesos y operaciones para el tratamiento de aguas residuales o arreglos del tren de tratamiento, debe buscar principalmente lo siguiente: • Que puedan operarse eficientemente con mano de obra local. • Evitar en lo posible el uso del equipo electromecánico. • Ser económico y socialmente factible. Obtener un tren de tratamiento con el menor grado de complejidad, máxima economía y que cumpla con los requerimientos de calidad exigidos por la normatividad en la materia PTAR GUANJUATO SUR, GTO. TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES LODOS ACTIVADOS VENTAJAS DESVENTAJAS Remueve más del 80 % de DBO5 y sólidos totales. Mayor costos de operación y mantenimiento. La buena eficiencia depende de un buen diseño y una buena operación. Mayor consumo de energía, porque necesita aireación constante. Resiste variaciones de carga orgánica hasta cierto límite. Requiere menor área que un filtro rociador. Se necesita personal calificado para su operación y mantenimiento. LODOS ACTIVADOS Vs UASB CONCEPTO LODOS ACTIVADOS UASB EFICIENCIA DE REMOCIÓN (%) 80-95% 65-95% ESTABILIDAD, NECESIDADES DE OPERACIÓN Se pueden lograr efluentes con 20/20 mg/lt Esta remoción se logra sólo si es operada correctamente. Relativa facilidad de estabilización Largos periodos de arranque. Mayor estabilidad y control de operación ante cambios de concentración o de temperatura Mayor sensibilidad a cambios ambientales y concentración de parámetros especialmente pH y Temperatura Mayor consumo de Energía Si no se utiliza el biogás se debe quemar con la subsecuente generación de CO2 a la atmósfera No genera olores Puede generar H2S (venenoso) dando problemas de olores e inhibición del proceso. Si no se opera en forma adecuada el UASB puede generar malos olores Mayor manejo de lodos Menor generación de lodos Recomendado para grandes flujos Baja eficiencia en flujos mayores por lo que se recomienda para flujos pequeños Puede utilizarse para altas cargas orgánicas Dificultad en el manejo de cargas orgánicas elevadas VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PROCESOS DE LODOS ACTIVADOS vs RAFA (UAB) CRITERIOS DE DISEÑO Para cumplir este objetivo, la selección debe considerar los siguientes criterios: PARA DEFINIR EL SISTEMA DE TRATAMIENTO Tipo del agua residual a tratar. Tolerancia a variaciones de caudal. Eficiencia de tratamiento requerida Generación y manejo de residuos Complejidad del proceso en operación. Flexibilidad: Que puedan manejarse variaciones hidráulicas por necesidades de retirar algún elemento para dar mantenimiento. Confiabilidad que garantice durante su vida útil la calidad requerida en el efluente. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA: • Reactivos. • Energía eléctrica. • Mano de obra (número y grado de calificación). • Área. ECONÓMICOS: Costo de inversión inicial. Costos de construcción y equipamiento. Obra civil, equipos, instalación eléctrica, instalación hidráulica, valor de terreno. Costo de operación y mantenimiento. Costo de personal. Costo de capacitación. CRITERIOS DE DISEÑO COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN PARA DIVERSOS PROCESOS DE TRATAMIENTO Los costos de un Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales no son lineales. Son proporcionales a: COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN El Caudal de la planta, pues El Tamaño de la misma depende también de Las Características del Agua a Tratar así como de La Calidad de Agua Requerida en la Descarga. PTAR ROMITA, GTO durante su construcción. PTAR ROMITA, GTO. Los costos de un Planta de Tratamiento de Aguas Residuales pueden ser clasificados principalmente en dos categorías como son: Los Costos de Inversión Inicial, y Los Costos de Funcionamiento (administración, operación, mantenimiento). COSTOS ACTIVIDAD • Terreno • Estudios Preliminares y Estudios de Suelo • Diseño e Ingeniería • Construcción y Equipamiento • Gastos Administrativos, Legales y Financieros • Operación y Mantenimiento * Insumos Químicos * Energía Eléctrica * Mantenimiento (reparaciones y reposiciones) * Monitoreo de los procesos y de la calidad del agua * Disposición de lodos • Administrativos * Personal Operativo * Personal Administrativo * Gastos generales INVERSIÓN FUNCIONAMIENTO COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN Los costos de inversión para una PTAR son los necesarios para la construcción de la infraestructura física de la planta: costos de diseño, materiales, maquinaria, equipos y mano de obra, estudios técnicos, administración e imprevistos. Los costos de operación y mantenimiento son los que se generan para garantizar el buen desempeño de las operaciones y procesos de tratamiento del agua y asegurar que las instalaciones sean operadas y mantenidas eficientemente. PTAR TEQUSQUIAPAN, QRO. CÁRCAMO DE BOMBEO BOMBAS CÁRCAMO CLARIFICADORES SECUNDARIOS COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN Los factores que determinan los costos de operación y mantenimiento de una instalación de tratamiento de aguas residuales están asociados a la complejidad de la tecnología utilizada: y a los parámetros de salida requeridos. • Energía eléctrica • Insumos químicos • Control de calidad del agua de proceso • Mantenimiento y reparación de equipos • Personal para operación y mantenimiento de las instalaciones • Gastos de administración PTAR SANTA CATARINA, GTO. TANQUE DE CLORO , DESINFECCIÓN LIMPIEZA PRE-TRATAMIENTO DISPOSICIÓN DE RESIDUOS PTAR SAN JOSÉ ITURBIDE, GTO. COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIÓN Como puede apreciarse en esta gráfica los tipos de tratamiento mas utilizados en México son: Lodos Activados y Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente RAFA COSTOS DE INVERSIÓN COSTO DE INVERSIÓN SIN IVA CONCEPTO LODOS ACTIVADOS RAFA FILTRO PERCOLADOR % Diferencia en Costo 1 OBRA CIVIL 36,076,148.89 32,625,484.30 -9.56 2 EQUIPAMIENTO 13,285,666.32 21,706,193.25 63.38 3 OBRA MECANICA (TUBERÍA) 5,153,171.33 5,855,824.75 13.64 4 INSTRUMENTACION Y CONTROL 2,036,332.61 2,036,332.61 0.00 5 OBRA ELECTRICA 3,019,662.52 3,234,078.16 7.10 6 LABORATORIO 1,438,879.67 1,438,879.67 0.00 9 ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA 1,261,123.59 1,261,123.59 0.00 TOTAL 62,270,984.93 68,157,916.33 Como ejemplo de estas dos tecnologías se presenta un análisis de costos aproximados para una PTAR de 100 lps COSTOS DE INVERSIÓN OBRA CIVIL 58% EQUIPAMIENTO 22% OBRA MECANICA (TUBERÍA) 8% INSTRUMENTACION Y CONTROL 3% OBRA ELECTRICA 5% LABORATORIO 2% ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA 2% LODOS ACTIVADOS OBRA CIVIL 42% EQUIPAMIENTO 40% OBRA MECANICA (TUBERÍA) 7% INSTRUMENTACION Y CONTROL 3% OBRA ELECTRICA 4% LABORATORIO 2% ARRANQUE YPUESTA EN MARCHA 2% RAFA-FILTRO PERCOLADOR La principal diferencia en el equipamiento radica en relleno del filtro percolador que representa un mayor inversión COSTOS DE INVERSIÓN OBRA CIVIL EQUIPAMIEN TO OBRA MECANICA (TUBERÍA) INSTRUMENT ACION Y CONTROL OBRA ELECTRICA LABORATORI O ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA LODOS ACTIVADOS 58 21 8 3 5 2 2 RAFA-FILTRO PERCOLADOR 42 41 7 3 4 2 2 0 10 20 30 40 50 60 70 P O R C E N T A J E P O R R U B R O Título del eje COMPARATIVO COSTOS DE INVERSIÓN LODOS ACTIVADOS RAFA-FILTRO PERCOLADOR COSTOS DE OPERACIÓN Es evidente que la operación del sistema RAFA-Filtro percolador requiere menor consumo de energía lo que da como resultado un menor costo, sin embargo no debemos olvidar que el sistema de Lodos Activados logra mejores % de remoción y que se puede hacer uso de sistemas de celdas solares para abatir el costo de la energía requerida. LPS M3/día COSTO DE OPERACIÓN 100.00 262,799 CONCEPTO LODOS ACTIVADOS RAFA FILTRO PERCOLADOR % Diferencia en Costo 1 COSTO DE ENERGIA ELECTRICA MENSUAL SIN IVA 70,505.66 54,449.84 -22.77 2 COSTO DE MANO DE OBRA Y EMPLEADOS 44,336.03 44,336.03 0.00 3 COSTOS ANALISIS LAB EXTERNO MENSUAL 13,630.00 13,630.00 0.00 4 COSTO REACTIVOS Y POLIMEROS 13,200.00 11,500.00 -12.88 5 MANEJO LODOS 13,125.00 9,550.00 -27.24 6 COSTO MEDIOS (INTERNET, TEL, ETC.) 4,400.00 4,400.00 0.00 7 COSTO REFACC. EQUIPOS CONSUMIBLES 8,560.00 7,857.00 -8.21 8 COSTO MATTO CORRECT Y PREVENT 15,230.00 11,709.13 -23.12 9 COSTO GASOLINA Y MTTO VEHICULOS 5,780.00 5,780.00 0.00 10 INDIRECTOS 11,326.00 10,608.78 -6.33 11 UTILIDAD 12,005.56 11,298.35 -5.89 SUBTOTAL SIN IVA 212,098.25 185,119.13 TOTAL CON IVA 246,033.969 214,738.193 COSTO $/M3 0.94 0.70 COSTOS DE OPERACIÓN ENERGIA ELECTRICA MENSUAL SIN IVA 33.36% MANO DE OBRA Y EMPLEADOS 20.86% ANALISIS LAB EXTERNO MENSUAL 6.41% REACTIVOS Y POLIMEROS 6.21% MANEJO LODOS 6.18% INTERNET, TEL, ETC. 2.07% REFACC. EQUIPOS CONSUMIBLES 4.03% MATTO CORRECT Y PREVENT 7.17% GASOLINA Y MTTO VEHICULOS 2.72% INDIRECTOS 5.34% UTILIDAD 5.66% COSTO DE OPERACIÓN LODOS ACTIVADOS ENERGIA ELECTRICA MENSUAL SIN IVA 22.41% MANO DE OBRA Y EMPLEADOS 28.84% ANALISIS LAB EXTERNO MENSUAL 8.87% REACTIVOS Y POLIMEROS 6.83% MANEJO LODOS 5.56% INTERNET, TEL, ETC. 2.86% REFACC. EQUIPOS CONSUMIBLES 3.55% MATTO CORRECT Y PREVENT 6.32% GASOLINA Y MTTO VEHICULOS 3.76% INDIRECTOS 5.34% UTILIDAD 5.66% COSTO DE OPERACIÓN RAFA-FILTRO PERCOLADOR Lodos activados representa un mayor consumo de energía y manejo de lodos El RAFA presenta mayor complejidad en la operación ya los cambios de Temperatura y pH desestabilizan el reactor. ENERGIA ELECTRICA MENSUAL SIN IVA MANO DE OBRA Y EMPLEADO S ANALISIS LAB EXTERNO MENSUAL REACTIVOS Y POLIMEROS MANEJO LODOS INTERNET, TEL, ETC. REFACC. EQUIPOS CONSUMIB LES MATTO CORRECT Y PREVENT GASOLINA Y MTTO VEHICULOS INDIRECTOS UTILIDAD LODOS ACTIVADOS 33.4 20.9 6.4 6.2 6.2 2.1 4.0 7.2 2.7 5.3 5.7 RAFA FILTRO PERCOLADOR 22.4 28.8 8.9 6.8 5.6 2.9 3.5 6.3 3.8 5.3 5.7 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 P O R C E N T A J E P O R R U B R O Título del eje COMPARATIVO COSTOS DE OPERACIÓN LODOS ACTIVADOS RAFA FILTRO PERCOLADOR COSTOS DE OPERACIÓN COSTOS DE OPERACIÓN COSTOS DE OPERACIÓN Inútiles, 46 de 50 plantas tratadoras de aguas residuales en Acapulco En administraciones pasadas no se les dio el mantenimiento adecuado para su funcionalidad. https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas- residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html SIGUE SIN FUNCIONAR LA PLANTA TRATADORA /ABRAHAM MARTÍNEZ CORTÉS https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html https://www.elsoldeacapulco.com.mx/local/inutiles-46-de-50-plantas-tratadoras-de-aguas-residuales-en-acapulco-capama-ayuntamiento-adela-roman-2854910.html 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CLARIFICADOR SECUNDARIO CELDAS SOLARES PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL SOPLANTE ENERGIA Las Energías Renovables son fuentes de energía limpias e inagotables. La Energía Solar cuenta con la misma disponibilidad que el sol donde tiene su origen y se adapta a los ciclos naturales (por eso se les denominamos renovables), además reducen la dependencia energética. Uno de los factores de mayor influencia en el costo de operación es el mantenimiento de los equipos y unidades de proceso por lo que se le debe tener especial atención. En una planta de tratamiento, se realizan tres tipos de mantenimiento: • Preventivo. • Correctivo. • Predictivo. Mantenimiento preventivo. El objetivo es evitar el deterioro de los equipos, evitando los paros por descompostura, reduciendo gastos y tiempos de reparación MANTENIMIENTO PTAR ROMITA, GTO COSTOS DE OPERACIÓN Mantenimiento correctivo. Se dedica principalmente, a reparar las averías que se producen. Se debe minimizar este tipo de mantenimiento. Mantenimiento predictivo. Está basado en el establecimiento de una serie de controles destinados a la conservación de los equipos e instalaciones para mantenerlos en condiciones idóneas de funcionamiento. AGITADOR REACTOR BIOLOGICO PTAR GALINDO SJR,QRO BOMBAS CARCAMO SPA II SJR , QRO TUBERIA CARCAMO SPA II SJR , QRO COSTOS DE OPERACIÓN Para definir el sistema de proceso adecuado para el Tratamiento de un Agua Residual específica, es necesario tomar en cuenta: • Caudal que llegará a la PTAR y su proyección a futuro • Porcentaje de remoción óptimos de contaminantes Considerando el uso o Re-uso que se dará al agua tratada en la PTAR PTAR TRQUISQUIAPAN, QRO CONCLUSIONES Para que una PTAR sea funcional no solo se debe considerar el proceso adecuado y los parámetros a cumplir se debe tener en consideración los siguientes puntos: PTAR VALTIERRILA, GTO CONCLUSIONES • Bajos Costos de Operación y Mantenimiento. • Fácil Operación • Mano de Obra Capacitada • Implementar un proceso con Ahorro de Energía. • Se recomienda un Proceso Robusto “Anaerobio- Aerobio” para dar cumplimiento a los parámetros requeridos por la NOM-003-SEMARNAT-1997 NOM-001-SEMARNAT-1996 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN El Perich. Escritor, dibujante y humorista catalán La bebida más peligrosa es el Agua…. Te mata si no la bebes PTAR VALTIERRILLA, GTO
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