Unidad 3

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Ing. en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental 
 Unidad 3: Tratamiento de aguas residuales Lic. Mónica Pasculli 
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UNIDAD 3: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 
 
TRATAMIENTO DE LIQUIDOS RESIDUALES 
 
Tanto los líquidos residuales domésticos como los de la industria pueden ser tratados 
por medios biológicos, que se agrupan en el grupo de tecnologías de protección 
ambiental, las cuales deben cumplir los siguientes requisitos: 
 
 Disminuir la cantidad de efluentes producidos 
 Proveer alta eficiencia en el control de la contaminación ambiental 
 Maximizar los reciclados de productos 
 Simplicidad y bajo costos de construcción, mantenimiento y operatividad 
 Provisión de energía 
 Socialmente aceptables 
 
Antes de comenzar cualquier obra o dimensionamiento de un sistema de tratamiento 
de líquidos residuales es necesario plantear claramente: 
 Objetivos del tratamiento, que puede ser por ejemplo cumplir la ley vigente de 
volcamientos a cuerpos de agua, o lograr un porcentaje de eficiencia adecuado, 
etc. 
 Niveles de tratamiento, que de acuerdo a las características de líquido cloacal 
puede contener tratamiento preliminar, primario, secundario y hasta un tratamiento 
terciario, de acuerdo a la eficiencia de remoción buscada. 
 Estudio de Impacto Ambiental, necesarios para valorizar el impacto que causara la 
obra en el ambiente y el vertido de liquido cloacal tratado en el cuerpo receptor. 
 
La Agenda 21 (UNCED, 1992) indica que los procesos de tratamiento, incluyendo el 
uso y gestión del agua y el saneamiento, deben observar aspectos como los 
siguientes: 
 
 Minimización del uso de recursos naturales finitos 
 Vertido cero de sustancias no biodegradables al medio natural 
 Consecución y mantenimiento de flujos circulares de materiales (reutilización y 
reciclaje) 
 Consumo de recursos renovables inferior a su ritmo de generación 
 
Los niveles de tratamiento de líquidos residuales pueden clasificarse como: 
 
 Preliminar, su objetivo es la remoción de materiales gruesos en suspensión y las 
arenas. 
 Primario, tiene la tarea de remover sólidos en suspensión sedimentables y parte 
de la materia orgánica. Tanto en el nivel anterior como en éste, los mecanismos 
que se llevan a cabo son netamente físicos para la remoción de contaminantes. 
 Secundario, en éste predominan mecanismos biológicos y el objetivo principal es 
la remoción de materia orgánica en suspensión y disuelta y eventualmente de 
nutrientes. 
 Terciario, usado para la remoción de contaminantes que no fueron removidos en 
los tratamientos anteriores como ser patógenos, nutrientes, materiales pesados, 
sólidos en suspensión remanentes, compuestos no biodegradables. 
 
 
 
 
 
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MÉTODOS DE TRATAMIENTO 
Procesos unitarios 
 
Procesos Físicos 
1. Desbaste: rejas, tamices. 
2- Sedimentación. 
3- Flotación. 
4- Evaporación. 
5- Adsorción. 
6- Procesos de separación de membranas. 
 
Procesos químicos: 
 1- Floculación y coagulación. 
 2- Neutralización. 
 3- Oxidación y reducción. 
 4- Intercambiador de iones. 
 
Procesos biológicos: 
 1- Lodos activados. 
 2- Lechos o Filtros bacterianos. 
 3- Biodiscos y biocilindros. 
 4- Digestión anaerobia. 
 5- Lagunas Aireadas. 
 6- Filtro verde. 
 
Procesos Físicos 
1-Desbaste por rejas, tamices, etc 
El objetivo de las rejas y tamices es la eliminación de los sólidos gruesos presentes en 
el agua. Se colocan generalmente en cabecera de planta, evitando de esta forma las 
posibles obstrucciones en las conducciones y los efectos negativos que sobre un 
tratamiento biológico podrían ocasionar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2- Sedimentación 
Consiste en la separación por gravedad de los sólidos en suspensión presentes en el 
agua cuya densidad es superior a la misma. Puede utilizarse en diversas etapas de 
una estación depuradora: 
•eliminación de arena, 
•decantación primaria, 
•coagulación química, 
•espesado de fango, etc. 
 
En estos procesos se utiliza fenómenos físicos para separar los contaminantes 
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El proceso de sedimentación es utilizado en desarenadores y sedimentadores. 
Mientras que los primeros separan del agua cruda la arena y partículas en 
suspensión gruesa (superiores a 0,2 mm), con el fin de evitar se produzcan 
depósitos en las obras de conducción, proteger las bombas de la abrasión y 
evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento; los segundos 
remueven partículas inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05 mm. 
 
 
Sedimentador circular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3- Flotación 
Elimina materias en suspensión.Consiste en la inyección de aire a presión (mediante 
una válvula de alivio, se disminuye la presión del agua, desprendiéndose el aire que se 
había disuelto en forma de finas burbujas que se adhieren a las partículas dispersas, 
elevándolas a la superficie, formando una especie de nata que se retira mediante una 
raqueta que la barre). 
La operación de inyección de aire va precedida de una floculación química, 
(incrementa el tamaño de las partículas a separar). 
Se utiliza frecuentemente para tratar aguas residuales que contengan aceites. 
 
 
Pileta API de separación de hidrocarburos por flotación 
 
Trampas de grasa. 
Es importante comprender que aunque las trampas de grasa mejorarán la calidad de 
agua de muchas actividades de ninguna manera deben reemplazar a las Plantas de 
Tratamiento de Aguas Residuales. Las trampas de grasa son pre tratamientos de 
aguas residuales generalmente utilizados en establecimientos donde la producción de 
grasa es bastante alta tales como hoteles, servicios de catering, restaurantes, 
 hospitales, estaciones de servicio. 
Las mismas son utilizadas para la prevención de taponamientos de tuberías debido a 
la acumulación de grasas, mas no deben ser utilizados como sistemas de tratamiento 
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de aguas residuales ni esperar que estos cumplan con la función de una Planta de 
Tratamiento. 
 Muchas de las empresas que cuentan con trampas de grasas desean eliminar los 
niveles de DBO5 y DQO mediante las trampas de grasa. “En aguas residuales 
domésticas, el contenido de grasas y aceites puede ser del orden de 30 a 50 mg/L y 
constituir alrededor del20% de la DBO5 en aguas residuales con residuos industriales 
la concentración es generalmente mucho mayor.” Es decir que alrededor del 80% de la 
DBO5, la misma que no está ligada al contenido de aceites y grasas, queda intacta. El 
resto de los contaminantes pasarán directamente al sistema de alcantarillado o cuerpo 
de agua sin ningún tipo de tratamiento. 
 
 
 
 
La estructura general de una trampa de grasa comprende 3 cámaras. La cámara de 
entrada, la cámara de salida y estructuras de separación en medio de estas dos, 
creando una tercera cámara intermeda en la que la grasa y aceites quedan retenidas. 
 El objetivo de una trampa de grasa es separar las grasas y los sólidos suspendidos 
del agua clarificada. El agua entra en la primera cámara, todo el material flotante como 
las grasas, ascienden en el segundo compartimento de la cámara ya que son más 
livianas (menos densas) que el agua, mientras que el material más pesado se asienta 
como lodo en el fondo de la trampa de grasa. Por último en el tercer compartimento de 
la cámara, el agua clarificada sin grasa sale como efluente. 
 
Para considerar exitoso el diseño de una trampa de grasa se deben tomar en cuenta 
los siguientes puntos: 
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Diseño Hidráulico, tiempo de retención adecuado para que las grasas sean separadas 
del efluente, la distancia entre la entrada y la salida debe ser suficiente para permitir la 
separación de grasas. 
 Las trampas de grasa funcionan mejor si es que el exceso de grasa (grasa flotante) es 
removida cada día (diario). Algunas empresas utilizan a las trampas de grasa como 
una “bodega” de almacenamiento de desechos. Y las mismas son vaciadas cada 
cierto tiempo (semanal, quincenal, mensual) sin permitir que la trampa de grasa 
cumpla con su objetivo. 
 
4- Evaporación 
Consiste en la concentración de materias llevando las aguas al punto de ebullición. El 
vapor se utiliza para producción de energía, si esta condensado para la calefacción, o 
simplemente se pierde en la atmósfera que le rodea. Los compuestos inorgánicos del 
residuo pueden ser concentrados suficientemente hasta formar sólidos, para ser 
utilizados en el ciclo de producción o eliminados fácilmente. 
 
5-Adsorción 
Se elimina los microcontaminantes. Se utiliza la propiedad de ciertos materiales 
(adsorbentes), de fijar en su superficie moléculas orgánicas extraídas de la fase líquida 
en la que se encuentran. El carbón activado es el adsorbente más utilizado. Para la 
preparación de los carbones activos se emplea principalmente la antracita, carbones 
grasos o bituminosos, coques de petróleo, turba, madera. 
Dadas sus propiedades adsorbedoras de amplio espectro, la mayoría de las moléculas 
orgánicas se fijan en su superficie. Las moléculas más cortas (menos de tres átomos 
de carbono: alcoholes simples, primeros ácidos orgánicos) y las menos polares son las 
que peor se fijan. Por el contrario, las moléculas más pesadas, compuestos 
aromáticos, hidrocarburos, sustituídos, etc. se fijan muy bien. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Procesos de separación de membranas. 
Permite eliminar materia disuelta en el agua a tratar. Se puede clasificar en: 
• Membranas semipermeables: ultrafiltración. 
•Membranas de diálisis: electrodiálisis. 
Son permeables al agua, a ciertos sólidos e impermeables al resto de los sólidos. 
 
Membranas de ultrafiltración: 
Son de naturaleza muy variable; gran numero de polímeros o copolímeros de síntesis 
presentan propiedades satisfactorias. Por ello es importante que el fabricante informe 
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sobre las propiedades exactas de cada membrana, punto de corte, resistencia 
química, resistencia a la temperatura, etc. 
Habitualmente se las utiliza en la industria para el tratamiento de las aguas de lavado 
de cabinas de pintura por electroforesis (recirculación de los pigmentos y resinas de 
las pinturas), así como se aplica la ultrafiltración para el tratamiento de aceites 
solubles usados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Representación del montaje de sistemas de membranas 
 
Osmosis Inversa 
Es un proceso de alta presión, basado en el fenómeno de presión osmótica natural. 
Cuando dos disoluciones de diferente concentración están separadas por una 
membrana semipermeable, se produce el paso de disolvente desde la solución más 
diluída hasta la mas concentrada, hasta llegar al equilibrio en el que ambas tengan la 
misma concentración. La aplicación de una presión superior a la osmótica sobre la 
solución más concentrada produce el efecto inverso, pasando el disolvente desde la 
solución más concentrada a la más diluida, efectuándose de esta forma la separación 
de los contaminantes 
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Membranas de diálisis: electrodiálisis: 
Son impermeables al agua, pero permiten la transferencia de todas las especies 
ionizadas, o la de un determinado signo, bajo el efecto de una diferencia de potencial 
químico. 
Se basa en el siguiente principio: si un líquido rico en iones es sometido a un campo 
eléctrico por medio de dos electrodos entre los que se aplica una diferencia de 
potencial continua, los cationes se desplazan hacia el electrodo negativo y los aniones 
se dirigen hacia el electrodo positivo. Si se coloca entre los electrodos un conjunto de 
membranas de diálisis selectivas, unas negativas, permeables a los cationes 
únicamente, y otras, positivas, permeables solo a los aniones, dispuestas 
alternativamente, se limita la migración de los iones, ya que los aniones no pueden 
atravesar las membranas negativas, ni los cationes las membranas positivas. 
Ej.: desmineralización del agua. Las moléculas no ionizadas (especialmente 
compuestos orgánicos) y los coloides permanecen en el agua tratada. 
 
 
La electrodiálisis emplea membranas con carga fija para extraer agua pura de una 
solución salina. El campo eléctrico aplicado, pone los iones salinos en movimiento 
hacia el electrodo de signo contrario. Las membranas resultan impermeables en los 
iones de carga de igual signo. Las membranas de distinta carga no se alternan. 
 
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Procesos químicos 
En donde existen reacciones químicas mediante el agregado de reactivos 
 
1-Floculación y coagulación 
Consiste en la agregación de pequeñas partículas utilizando compuestos químicos 
como coagulantes. 
Se utiliza para la sedimentación de las partículas en suspensión, coloidales, (partículas 
de pequeñas dimensiones con cargas negativas repartidas en su superficie, estables 
en suspensiones coloidales). Mediante la coagulación (neutralización de cargas), se 
logra desestabilizar a dichaspartículas. 
La agrupación de las partículas descargadas, al ponerse en contacto unas con otras, 
da lugar a la formación de flóculos capaces de ser retenidos. 
 
 
 
La cantidad de lodos a eliminar se duplica o triplica, y son de difícil de manejo (lodos 
con menos de un 3% de materia sólida son difíciles de tratar en los sistemas clásicos 
de deshidratación). Esto mas el costo de los reactivos genera un aspecto económico 
negativo. El proceso mas utilizado para eliminar color en vertidos industriales es la 
floculación. Las aguas coloreadas que se resisten a este proceso es preciso recurrir a 
tratarlas con carbón activo y otros sistemas costosos. 
 
 
Tanque de floculación-coagulación donde se observan los brazos mecánicos que 
mezclan lentamente el coagulante 
 
2-Neutralización 
Es el proceso por el cual, se ajusta el pH de aguas residuales que contienen ácidos o 
álcalis hasta valores de apropiados. Estos valores serán determinados por la 
legislación aplicable en caso de vertido directo, o bien por los valores en los que es 
posible la actividad biológica en caso de su tratamiento biológico. 
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3-Oxidación y reducción 
Las reacciones de oxido-reducción por lo general, se utilizan para modificar el estado 
de oxidación de ciertos elementos (nitrogenados, sulfurados, cianurazos, etc.), con 
objeto de hacerlos insolubles o no tóxicos. 
Las reacciones de oxidación-reducción son aquellas en las que cambia el estado o 
grado de oxidación de las especies reaccionantes; se produce un intercambio de 
electrones entre los reactivos. 
Para que se produzca una reacción redox tiene que haber una especie que ceda 
electrones (reductor) y otra que los acepte (oxidante); el reductor se transforma en su 
forma oxidada y el oxidante en su forma reducida: 
 Oxidante + n e-  Forma reducida del oxidante 
 Reductor  n e- + Forma oxidada del reductor 
Sumando ambas semi-reacciones, se obtiene la reacción redox: 
 Ox1 + Red2  Red1 + Ox2 
Las semi-reacciones son, la mayoría de veces, reversibles y las especies que 
intervienen en ellas participan en un verdadero equilibrio químico de óxido-reducción, 
formando lo que se denomina un sistema redox, en los que una especie es oxidante y 
está en equilibrio con su forma reducida conjugada: 
 Ox + n e-  Red 
 
El equipo que se requiere para este tipo de procesos es sencillo: unos tanques de 
almacenamiento para los oxidantes o reductores, medidores de potencial de oxidación 
- reducción para seguir el progreso de la reacción, tanques cilíndricos con agitadores 
de mezcla rápida y tanques de almacenamiento del residuo. El esquema de una 
instalación de tratamiento de cromo hexavalente se muestra en la figura siguiente: 
Tanque de reducción
Cr6+ Cr3+
Ácido
Agente
reductor
EfluenteVertido acuoso
 
En la industria el cromo se emplea como aditivo en pinturas cromadas, catalizador 
para la síntesis del amoniaco, conservador de madera, en metalurgia, en el curtido del 
cuero y en procesos de recubrimiento con metales cromados. Los tres últimos 
procesos son las principales fuentes de Cr (VI) en los efluentes industriales. 
El cromado es una técnica que se emplea para la protección contra la corrosión, el 
desgaste y la abrasión, y para otorgar una buena presentación o acabado al material 
tratado. El cromado se puede realizar sobre los metales más comunes y el proceso 
consiste en depositar sobre la superficie, tratada de forma adecuada, una capa de 
cromo metálico, mediante un proceso de oxidación-reducción, al sumergir la pieza en 
una disolución electrolítica de Cr6+. La forma de eliminación de metales de los 
efluentes industriales suele ser por precipitación química en medio básico, para formar 
hidróxidos. Sin embargo el cromo hexavalente no forma hidróxidos insolubles y es 
necesario recurrir a otros procedimientos. Se han desarrollado varios procesos para 
eliminar el Cr6+ presente en las aguas residuales industriales: intercambio iónico 
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sobre resinas poliméricas, adsorción sobre carbón activado,… sin embargo uno de los 
procesos más utilizados es la reducción de Cr6+ a Cr3+ (con bisulfito, hierro 
divalente,…), seguida de precipitación química como Cr(OH)3 y posterior 
sedimentación o filtración, para la eliminación del sólido del efluente de salida. 
 
 
 
 
 
La literatura indica un elevado número de estudios de fenoles y pesticidas en aguas 
residuales. Sobre estos contaminantes tóxicos se han aplicado con éxito las 
reacciones Fenton y Foto-Fenton, consiguiendo que el agua residual tratada cumpla 
con los niveles máximos permitidos por la legislación vigente que son en ambos casos 
de tan solo 1 ppm. 
En la actualidad existen tres subgrupos de tratamientos químicos que son:  Procesos 
de oxidación clásicos  Procesos electroquímicos  Procesos de oxidación avanzada 
(POAs), se estudia en este proyecto. 1.6. Procesos de oxidación avanzado (POAs) 
Los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs “Advanced Oxidation Processes”) son 
procesos fisicoquímicos capaces de producir cambios profundos en la estructura 
química de los contaminantes. El concepto fue inicialmente establecido por Glaze y 
colaboradores, quienes definieron los POAs como los procesos que involucran la 
generación y uso de especies transitorias poderosas, fundamentalmente el radical 
hidroxilo (HO·). Este radical puede ser generado por medios fotoquímicos (incluida la 
luz solar) o por otras formas de energía, y posee alta efectividad para la oxidación de 
materia orgánica. Algunos POAs, como la fotocatálisis heterogénea, la radiólisis y 
otras técnicas avanzadas, recurren además a reductores químicos que permiten 
realizar transformaciones en contaminantes tóxicos poco susceptibles a la oxidación, 
como iones metálicos o compuestos halogenados 
 
Los POAs se clasifican en procesos fotoquímicos y no fotoquímicos, en función de la 
utilización o no de radiaciones luminosas en el proceso. 
Clasificación de procesos de oxidación avanzada: 
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Procesos no fotoquímicos Procesos fotoquímicos 
 
Ozonización en medio alcalino (O3/OH-) Oxidación en agua sub y supercrítica. 
Ozonización con peróxido de hidrógeno Fotólisis de agua en ultravioleta de 
(O3/H2O2). vacío (UVV). 
Procesos Fenton (Fe2+/H2O2) UV/H2O2. 
Oxidación electroquímica. UV/O3 
Radiólisis y tratamiento con haces de electrones Foto-Fenton y relacionados 
Plasma no térmico Fotocatálisis heterogénea 
Descarga electrohidráulica y ultrasonidos Fotocatálisis homogénea 
 
 
Una de las razones que han hecho que los POAs sean objeto de un interés cada vez 
mayor, es la posibilidad de utilizar energíasolar como fuente de fotones, con el 
consiguiente ahorro energético y las ventajas medioambientales que ello supone. Por 
lo tanto tienen una mayor interés los POAs fotoquímicos. 
 
4-Intercambiador de iones 
Este procedimiento, se lo utiliza principalmente para la eliminación de iones 
metálicos,tales como cobre, zinc, plomo, entre otros metales. Tiene una estructura 
macromolecular, que incluye uno o varios radicales de función ácida o básica 
(intercambiador de cationes con un ácido de forma H-R, y de aniones con una base 
de forma R-OH. La fuerza de este ácido o de esta base depende de la naturaleza del 
núcleo molecular y de los radicales unidos a él. 
Los intercambiadores de iones sólo pueden trabajar en presencia de una fase líquida 
de concentración limitada. Están destinados a fijar iones y no a filtrar materias en 
suspensión, coloides o emulsiones grasas. 
Este proceso es generalmente utilizado en el ablandamiento del agua doméstica, 
donde los iones sodio procedentes de una resina de intercambios catiónica sustituyen 
a los iones magnesio y calcio presentes en el agua, reduciendo, por tanto, su dureza. 
Para la reducción de los sólidos totales disueltos deben usarse resinas de intercambio 
catiónicas y aniónicas. El intercambiador cationico, sustituye iones cargados 
positivamente por iones de hidrógeno. En el intercambiador aniónico, luego, los 
aniones se sustituyen por iones de hidroxilo y los sólidos disueltos son reemplazados 
por iones de hidronio e hidroxilo que reaccionan entre sí para formar moléculas de 
agua. 
 
Equipo intercambiador de iones 
 
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Procesos biológicos. 
 
Los procesos biológicos consisten en utilizar para el tratamiento, microorganismos que 
se nutren con diversos compuestos de los que contaminan las aguas. Los flóculos que 
se forman por agregación de microorganismos son separados en forma de lodos. Se 
busca en ellos una doble acción, la metabólica y la floculación de las partículas en 
suspensión. El mecanismo consiste en la asimilación de la materia orgánica 
degradable biológicamente (DBO) por los microorganismos, en presencia de oxígeno y 
nutrientes, de acuerdo con la siguiente reacción: 
 
MAT. ORGÁNICA + MICROORG. + O2 = PROD. FINALES + NUEVOS MICROORG. + ENERGÍA 
(Los productos finales del metabolismo aerobio son CO2 y H2O.) 
 
Los procesos biológicos más convencionales son: 
 
1- Lodos activados. 
Se desarrolla un cultivo bacteriano disperso en forma de flóculo en un depósito 
agitado, aireado y alimentado con el agua a depurar. La agitación evita sedimentos y 
homogeniza la mezcla de los flóculos bacterianos con el agua residual. La aireación 
requerida tiene por objeto suministrar el oxígeno necesario tanto en las bacterias como 
al resto de los microorganismos aerobios. El oxígeno puede provenir del aire, de un 
gas enriquecido en oxígeno o de oxígeno puro. 
Este proceso puede ser considerado como de un proceso de autodepuración 
acelerada, reforzada y controlada artificialmente. Los fenómenos que se presentan son 
exactamente los mismos que en los ríos o lagos naturales, pero en las balsas de 
aireación los organismos se agrupan apretadamente en un espacio reducido y en gran 
número. Mediante el aporte artificial de aire se procura que los microorganismos 
encuentren oxígeno suficiente, a pesar de su amontonamiento. El agua se agita para 
que las masas de flóculos no caigan al fondo y para que los microorganismos y 
materia orgánica se pongan en contacto y se homogenicen. 
El proceso de depuración se lleva a cabo por los microorganismos que se desarrollan 
sobre la base de la materia orgánica, y a la existencia de nutrientes (N y P), así como 
de otros oligoelementos requeridos para el proceso aerobio de lodos activos. El 
proceso biológico requiere de una cantidad determinada de materia orgánica, ya que 
cantidades excesivas de estos compuestos orgánicos, metales pesados y/ o sales 
pueden inhibir o destruir el proceso biológico. 
 
 
 
El sistema de un proceso biológico de lodos activados se encuentra integrado por un 
reactor biológico y una decantador secundario. Estos proceso pueden desarrollarse 
por separado (dos tanques), o en tanques combinados, e incluso puede pensarse en 
un único deposito, actuando alternativamente como reactor y como decantador. 
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Planta de tratamiento de aguas residuales Proceso de lodos activados "Jardines de la Paz" La 
Molina - PERU 
 
2- Lechos o Filtros bacterianos. 
Este proceso consiste en hacer pasar el agua a tratar, previamente decantada, en 
forma de lluvia, sobre una masa de material de gran superficie específica que sirve de 
soporte a los microorganismos depuradores, los cuales forman en la misma una 
película de mayor o menor espesor según la naturaleza del material utilizado. 
La película se forma por adherencia de los microorganismos al material y a las 
partículas orgánicas. Al aumentar el espesor de ésta entra en anaerobiosis la parte 
profunda, por no llegar el oxígeno. 
 Se produce conjuntamente una fase anaeróbica con desprendimiento de gases y 
rotura de la película, siendo arrastrada por el agua residual y conducida a la 
decantación secundaria, donde se producirá la sedimentación. 
Se suelen aplicar los lechos bacterianos a: efluentes urbanos, industria lechera, 
industria cervecera, mataderos, etc. 
 
 
 
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3- Biodiscos y biocilindros. 
Este proceso es un sistema intermedio entre los lodos activados y los filtros 
bacterianos en donde grandes discos dentro de una mezcla de agua residual con 
microorganismos facilitan la fijación y el trabajo de los microorganismos. 
Estos procesos biológicos son válidos como elementos reductores de la materia 
orgánica y como elementos de nitrificación y desnitrificación. Su funcionamiento puede 
sintetizarse indicando que los elementos soporte integrantes de los biodiscos o 
biocilindros se sumergen parcialmente (40%) en las aguas residuales a tratar 
contenidas en depósitos por los que fluyen y, girando a baja velocidad, se exponen 
alternativamente al aire y al agua residual dichos elementos soporte que integran el 
equipo. Una película biológica empieza a desarrollarse sobre sus superficies. Cuando, 
por la rotación, una sección de los tambores sale del agua, arrastra consigo parte de la 
misma que, goteando, forma una fina película líquida y, por lo tanto, con una 
elevadísima posibilidad de contacto y de intercambio con oxígeno atmosférico. 
 
 
4- Digestión anaerobia. 
Este proceso consiste en una fermentación en ausencia de oxígeno que estabiliza las 
materias orgánicas transformándolas, en mayor grado posible, en gas metano y gas 
carbónico Un primer grupo bacteriano, constituido por bacterias productoras de ácido, 
transforma los compuestos orgánicos complejos en otros más simples (ácido acético, 
propiónico, butírico), los cuales, a su vez, sirven de alimento a un segundo grupo, las 
bacterias metánicas.Estas últimas son los organismos clave de la digestión anaerobia. 
La secuencia de etapas que se produce es la siguiente: licuefacción, gasificación y 
mineralización, obteniéndose un producto final inerte con liberación de gases. 
La licuefacción se produce por enzimas extracelulares que hidrolizan los carbohidratos 
complejos a simples azúcares, las proteínas o péptidos y los aminoácidos y grasas a 
glicerol y ácidos, siendo el producto final de la licuefacción ácidos orgánicos volátiles. 
Durante la gasificación, estos productos se convierten en gases cuyos principales 
componentes son el metano y el dióxido de carbono. Finalmente, la materia orgánica 
soluble es también descompuesta. 
La digestión en su conjunto pasa por distintas fases, siendo las principales la 
fermentación ácida y la fermentación alcalina, por lo que resulta evidente la 
importancia del pH en el control de las mismas. También influye otra serie de 
fenómenos que determinan la eficacia del proceso de digestión anaeróbica: 
concentración de los sólidos, mezcla del fango, ácidos volátiles en los fangos. 
 
 
 
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5- Lagunas Aireadas. 
Este proceso consiste en mantener lagunas artificiales expuestas al aire libre, donde 
se producen una serie de reacciones biológicas (procesos anaerobios o aerobios 
según el tipo de laguna) que provocan la estabilización de la materia orgánica. 
 
6- Filtro verde. 
El proceso denominado filtro verde consiste en cubrir con vegetación (principalmente 
plantaciones forestales) el terreno sobre el cual se realizó el vertido de aguas 
residuales urbanas, produciendo la depuración de dichos vertidos mediante el conjunto 
de acciones físicas, químicas y biológicas provocadas por el suelo, los 
microorganismos y las plantas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LAGUNAS DE ESTABILIZACION 
 
Son grandes tanques excavados en la tierra, de profundidad reducida, generalmente 
menores a los 5 metros, diseñados para el tratamiento de aguas residuales, por medio 
de la interacción de microorganismos (algas, bacterias, protozoarios, etc.), la materia 
orgánica del desecho y otros procesos naturales (factores físicos, químicos y 
meteorológicos). 
 
La finalidad de este proceso es producir un efluente que cumpla con las exigencias 
ambientales en cuanto a su contenido de DBO, DQO, OD, SS, algas, nutrientes, 
parásitos, enterobacterias, coliformes, etc. 
 
CLASIFICACION 
De acuerdo con su contenido de oxígeno se clasifican en: 
•anaeróbicas, 
 •aeróbicas 
 •facultativas 
 
De acuerdo con el lugar que ocupan con relación a otros procesos: 
•primarias o de aguas residuales crudas, 
•secundarias si reciben efluentes de otro proceso de tratamiento, 
•de maduración si su propósito fundamental es obtener un agua de mejor calidad. 
 
Según la secuencia de unidades: 
• lagunas en serie, 
•en paralelo. 
 
¿Qué ventajas presentan en general? 
Principalmente su simplicidad de operación y sus bajos costos. 
 
 ¿Qué desventajas presentan? 
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Fundamentalmente la posibilidad que generen malos olores, los requerimientos de 
grandes extensiones de tierra y los efectos adversos de los cambios climáticos sobre 
el desempeño de la laguna. 
 
A continuación detallaremos estas lagunas según su primera clasificación: 
 
Lagunas anaeróbicas 
Son estanques de profundidad entre 2,5 y 5 metros, dimensionadas para recibir cargas 
orgánicas superiores a 0,1 Kg DBO/m 3 *d, con tiempos de retención de 3 a 6 días. La 
elevada carga orgánica suprime la actividad fotosintética de las algas, con lo cual se 
tiene ausencia de oxígeno en todos sus niveles. Este tipo de sistemas suele utilizarse 
como pretratamiento a una laguna facultativa, puesto que ayudan a reducir la carga de 
DBO en un rango del 30 al 80%, con lo cual brindan la posibilidad de economizar en 
el requerimiento de suelo para el tratamiento. 
 
Presenta la ventaja fundamental que la actividad anaeróbica afecta la naturaleza de 
los sólidos de modo que cuando sedimentan en la laguna facultativa exhiben una 
tendencia reducida a la fermentación y flotación además de presentar una estructura 
más granular que permite que se degraden con mayor rapidez 
 
Pero también tiene ciertos inconvenientes como: 
 generación de malos olores, 
 necesidad de tratamiento adicional antes de ser descargadas a los cuerpos 
receptores, 
 desarrollo de condiciones favorables para la proliferación de moscas y 
mosquitos 
 la aplicación de tiempos extensos para la puesta en marcha, especialmente en 
climas fríos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de laguna anaerobia-laguna facultativa para el tratamiento de líquidos residuales. 
 
 
Lagunas Facultativas 
Rejas 
Desarenador 
Medidor 
de caudal 
Material 
sólido 
Material 
sólido 
Cuerpo 
receptor 
Laguna 
anaeróbica Laguna Facultativa 
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Son cuerpos de agua superficiales, de 1 a 2 metros de profundidad que se extienden 
sobre un área relativamente grande, en la cual los efluentes permanecen por un 
período aproximado de 15 a 50 días (tiempo de retención hidráulica). 
El objetivo que se persigue es alcanzar los niveles requeridos para su descarga a 
cursos receptores, lo cual se logra a través de procesos físicos, químicos y biológicos, 
que involucran la acción de algas y bacterias bajo la influencia de la luz solar 
(fotosíntesis). 
La materia orgánica contenida en el efluente se estabiliza, convirtiéndose en materia 
más estable bajo la forma de células de algas nuevas y compuestos finales 
inorgánicos, como el CO2. 
Las características principales de las lagunas facultativas son el comensalismo entre 
algas y bacterias en el estrato superior y la descomposición anaeróbica de los sólidos 
sedimentados en el fondo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Funcionamiento de una laguna facultativa 
 
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Vertedero de salida de una laguna facultativa 
 
Lagunas de maduración 
Son unidades netamente aeróbicas, de 0,5 a 1 metro de profundidad. Se utilizan a la 
salida del sistema de tratamiento secundario con el objetivo de disminuir el número de 
organismos patógenos, sólidos en suspensión y nutrientes, por lo cual tiene su 
principal aplicación en el tratamiento de efluentes cloacales. 
Con este tipo de lagunas no se pretende abaratar costos ni subsanar problemas de 
sobrecarga, sino que se busca mejorar la calidad del efluente, por lo cual pueden 
llegar a considerarse como un tratamiento terciario. El principal factor que rige el 
diseño de las lagunas de maduración es el tiempo de retención. Laexperiencia indica 
que este valor debe ser como mínimo de 10 días. 
 
Lagunas aereadas 
Son tanques excavados en el terreno de profundidad comprendida entre los 2,5 y 4 m 
de profundidad, provistos de aereadores superficiales mecánicos que se encuentran 
instalados sobre boyas, tarimas o fijados a columnas o unidades de aire difuso, los 
cuales permiten transferir el oxígeno al seno del líquido. En este tipo de lagunas la 
aeración suministrada artificialmente reemplaza a la oxigenación realizada por las 
algas en las lagunas de estabilización.Suele utilizarse para el tratamiento de desagües 
cloacales y de efluentes industriales con alto contenido de sustancias biodegradables. 
Los factores de mayor importancia en la selección de este proceso es contar con: 
 el área adecuada disponible, 
 la fuente de energía eléctrica 
 los costos de implantación y operación. 
 
Cuenta con las ventajas de que los requisitos de superficie para este tipo de 
instalaciones son normalmente del 1 al 10% de la superficie requerida para 
instalaciones convencionales de lagunas de estabilización por lo que se economiza en 
tierra disponible para su construcción y que, además, es eficiente en la remoción de 
coliformes y streptococos fecales, sin embargo sus efluentes no están libres de 
Salmonella. 
 
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Laguna aereada artificialmente 
 
Tipos de lagunas aereadas 
Las lagunas aereadas pueden clasificarse en dos grupos de acuerdo al método 
utilizado para la oxigenación y/o densidad de energía aplicada, lo cual define el grado 
de mezcla de la biomasa. 
•Lagunas aeradas aerobias 
•Lagunas aeradas facultativas 
 
Lagunas aereadas aerobias 
Similares a los tanques de aeración de barros activados sin recirculación de lodos, en 
donde la cantidad y distribución del aire debe ser suficiente como para mantener una 
concentración mínima de oxígeno en toda la masa líquida, al mismo tiempo que debe 
garantizar un flujo continuo y mezcla completa del líquido residual, sin que se 
produzca acumulación de lodos en el fondo de la laguna. De esta forma el sistema 
puede considerarse un tanque idealmente agitado, en donde las características del 
efluente son las mismas que las de la masa líquida contenida en el tanque de 
aeración. 
Lagunas aireadas facultativas 
Tienen un incremento de la profundidad (entre 1,5 a 2,5 metros), correspondiente al 
volumen necesario para el almacenamiento del material sedimentado donde se 
produce su degradación anaeróbica. El suministro de aire deberá ser suficiente para 
mantener una concentración de oxígeno disuelto en la capa superficial, permitiendo la 
separación por sedimentación de parte de los sólidos en suspensión y su consecuente 
degradación anaeróbica. Este comportamiento hidráulico permite obtener un efluente 
con menor concentración de sólidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laguna aireada facultativa para el tratamiento de líquidos residuales 
 
Material 
sólido 
Rejas 
Desarenador 
Medidor 
de caudal 
Material 
sólido 
Laguna aireada facultativa 
Cuerpo 
receptor 
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En términos generales podemos plantear las siguientes alternativas de 
tratamientos según los contaminantes: 
 
1- Elementos insolubles separables físicamente con o sin floculación: Materias grasas, 
flotantes (grasas, hidrocarburos alifáticos, alquitranes, aceites orgánicos). Materias 
sólidas en suspensión (arenas, óxidos, hidróxidos, pigmentos, fibras, etc.). 
 
2. Elementos orgánicos separables por precipitación: Colorantes, detergentes, 
compuestos macromoleculares diversos, compuestos fenolados. 
 
3. Elementos separables por precipitación: Metales tóxicos o no: Fe, Cu, Zn, Ni, Be, Al, 
Pb, Hg, Cr, precipitables en una zona de pH. Sulfitos, fosfatos, sulfatos, fluoruros, por 
adición de Ca+. 
 
4. Elementos que pueden precipitar en forma de sales insolubles de hierro o de 
complejos: Sulfuros, fosfatos, cianuros, sulfocianuros. 
 
5. Elementos separables por desgasificación: H2S, NH4 +, alcoholes, fenoles, 
sulfuros. 
 
6. Elementos que necesitan una reacción de oxidación–reducción: Cianuros, cromo 
hexavalente, sulfuro, cloro, nitrito. Ácidos y bases: ácidos clorhídrico, nítrico, sulfúrico, 
y fluorhídrico. 
 
7. Elementos que pueden concentrarse por intercambio iónico o por ósmosis inversa: 
Sales de ácidos y bases fuertes, compuestos orgánicos ionizados. 
 
8. Elementos que se adaptan a un tratamiento biológico: Todos los elementos 
biodegradables por definición; por ejemplo, azúcares, proteínas, fenoles. Los 
tratamientos biológicos pueden aplicarse también, después de su aclimatación, a 
compuestos orgánicos tales como el formol, la anilina y ciertos detergentes.Para la 
gran heterogeneidad de sectores industriales, debe tenerse en cuenta que en muchos 
casos deberán emplear varios procesos de depuración para ajustarse a la calidad 
requerida para su vertido. 
 
TRATAMIENTO DE AGUAS DOMESTICAS SIN CONEXIÓN A RED CLOACAL 
Es necesario aplicar técnicas capaces de modificar las condiciones físicas, químicas y 
microbiológicas de las aguas residuales hasta evitar que provoquen problemas de 
contaminación de las aguas receptoras (ríos, lagos, diques, etc.) 
En los hogares que no tienen acceso al servicio de cloacas, se deben construir una 
cámara séptica, un pozo ciego o ambos. 
 El pozo ciego, llamado también pozo negro, es, literalmente, un pozo de forma 
circular cuya función es la de recibir los desechos provenientes de los inodoros y otros 
artefactos de la casa. Su construcción debe permitir que los líquidos pasen al terreno a 
través de sus paredes porosas, mientras que los sólidos se acumulen en el fondo para 
degradarse naturalmente por la acción de las bacterias propias de la materia. 
 Por otro lado, la cámara séptica es parte fundamental de la vida de un pozo 
negro. La función de la cámara séptica es la de separar las aguas cloacales en 
residuos, químicos y agua. De esta forma, se trata de manera diferente a los distintos 
residuos orgánicos y de origen biológico, que tienen diferentes tiempos y niveles de 
descomposición. 
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CINETICA DE REACCIONES, BALANCE DE MASA 
E HIDRÁULICA DE REACTORES 
 
Todos los procesos biológicos de tratamiento de residuos ocurren en un volumen 
definido por límites físicos específicos denominado reactor. Las modificaciones de la 
composición y concentración de los compuestos durante la permanencia del residuo 
en el reactor están causadas por: 
 Transporte hidráulico de materiales en el reactor (entrada y salida) 
 Reacciones que ocurren(producción y consumo) 
 
Para proyectar y operar una estación de tratamiento de residuos es fundamental el 
conocimiento de estos dos factores que caracterizan al denominado balance de masa 
del reactor. Finalmente, la eficiencia y forma en que estos cambios ocurren dependen 
del tipo y configuración del reactor a través del estudio de la hidráulica de reactores. 
La tasa de reacción (r) es el término usado para describir la desaparición o formación 
de un compuesto o especie química. La relación entre la tasa de reacción y la 
concentración del sustrato es el orden de la reacción y se expresa como: 
 
r=kCn 
 
Donde: 
R= tasa de reacción (g/m3 día) 
k= constante de reacción (d-1) 
C= concentración del sustrato (g/m3) 
n= orden de la reacción 
 
Para diferentes valores de n, tenemos: 
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n=0 reacción de orden cero 
n=l reacción de primer orden 
n=2 reacción de segundo orden 
En las reacciones de orden cero la tasa de reacción es independiente de la 
concentración del sustrato y es constante: 
 
C= Co - K t 
 
El tiempo de vida medio, es decir, el tiempo en el cual se tiene la mitad de la 
concentración de sustrato inicial es: 
 
t 1/2= Co /2K 
 
En las reacciones de primer orden la tasa de reacción es proporcional a la 
concentración del sustrato: 
 
C= Co e-Kt 
El tiempo de vida medio es: 
t 1/2= ln2 /K 
 
En las reacciones de segundo orden la tasa de reacción es proporcional al cuadrado 
de la concentración del sustrato: 
 
1/C- 1/Co =- K t 
 
Siendo el tiempo de vida medio: 
 
 
 
Otra expresión cinética para describir las tasas involucradas en un tratamiento 
biológico de residuos basada en reacciones enzimáticas, cuya cinética fue propuesta 
por Michaelis y Menten. 
 
 
 
 
 
 
Donde: 
r= tasa de reacción (g m3/ d) 
r máx = tasa máxima de reacción (g m3/ d) 
S= concentración de sustrato limitante (g /m3) 
Ks= constante de saturación (g /m3) 
 
La ecuación de Michaelis y Menten aplicada a la cinética de crecimiento bacteriano y 
de la remoción de sustrato en estas condiciones se denomina ecuación de Monod: 
 
dX/dt= u X 
 
donde 
X= concentración de microorganismos en el reactor (SSV= g/m3) 
u= tasa de crecimiento específica (d -1) 
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 t= tiempo (d) 
 
La tasa de crecimiento específica según Monod es: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Si el balance parte del principio de conservación de la materia, es decir, no se crea ni 
destruye sino que se transforma y por lo tanto la materia acumulada es igual a la que 
entra más la que se produce restándole la que sale y se consume, el balance de masa 
para el sustrato es igual a: 
 
V dS/dt = QSo - QS +0 – rs V 
 
Donde: 
Q= caudal 
So=concentración del sustrato del ínfluente 
S= concentración del sustrato del efluente 
rs =tasa de degradación del sustrato 
 
Para el balance de masa para microorganismos la ecuación es: 
 
 
 
rx= tasa de crecimiento (dX/dt) 
b= tasa de mortandad de microorganismos. 
 
Conocidas las tasas de reacción y elaborados los balances de masa para poder 
calcular la concentración del compuesto en un reactor es necesario definir el modelo 
hidráulico. Este está en función del tipo de flujo y del patrón de mezcla de la unidad de 
tratamiento. El flujo del reactor puede darse en dos condiciones: 
 Flujo intermitente: Bach (el agua residual ingresa, permanece un determinado 
tiempo y sale. No recibe en forma continua). 
 Flujo continuo (corriente permanente de agua residual que ingresa y egresa del 
reactor). 
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Respecto al patrón de mezcla hay dos modelos hidráulicos básicos dentro entre los 
cuales se encuadran las demás alternativas: 
 Flujo en pistón 
 Mezcla continua 
 
En una reacción de primer orden que se produce en un reactor de mezcla completa la 
concentración del sustrato del efluente será: 
 
 
 
 
 
 
 
Donde: 
Tr= tiempo de retención hidráulica = V/Q 
 
Para n reactores de mezcla completa: 
 
 
 
 
 
 
En el caso de un reactor con flujo pistón y ecuación de primer orden, n es infinito 
porque se considera como infinitos tanques de mezcla continua y la concentración del 
sustrato en el efluente se calcula como: 
 
 
 
 
Un régimen hidráulico de flujo disperso es intermedio entre flujo pistón y mezcla 
completa y cálculo para la concentración del efluente es: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Siendo a = V 1 + 4K Tr d 
 
Y el coeficiente de dispersión d = (L/B) . 
 (-0,261 + 0,254 (L/B) + 1,014 (L/B)2 
 
 
Bibliografia 
 
 Romero Rojas, Jaira Alberto. “Tratamiento de Aguas Residuales”, teoría y 
principios de diseño. 
 Metcalf & Eddy Ingeniería de aguas residuales. Madrid : McGraw-Hill, 1995.