Qué es el proceso de lodos activados

En numerosas ocasiones hablamos de lodos activos o lodos activados para referirnos al proceso de los sistemas de reutilización de aguas residuales, uno de los sistemas utilizados por las plantas STP de SMA. Pues bien, hoy queremos profundizar y explicar, de manera didáctica, cómo se lleva a cabo este proceso de depuración.
En primer lugar, es interesante indicar que el proceso de lodos activados es un proceso biológico, también conocido como bioproceso, que permite el desarrollo de una depuración de origen natural en la que los microorganismos son capaces de devolver -depurar- agua contaminada a su estado natural.¿Cómo se consigue esto? A través de lo que se conoce como tratamiento o proceso aerobio, a través de la aireación prolongada y la recirculación de fangos activos que elimina las sustancias biodegradables que están disueltas en el agua residual.
Es decir, un cultivo de microorganismos es mezclado con la materia orgánica del agua y éstos encuentran en estas sustancias su “alimento”. Además, esta aireación y agitación, al ser un procedimiento mecánico, produce el oxígeno que estos microorganismos necesitan para llevar a cabo su actividad. Para ello es clave contar con equipos de aireación prolongada, ya que se trata de una de las mejores soluciones para tratar agua residual en pequeñas o medianas poblaciones.
De este modo, se produce un proceso metabólico y los microorganismos se encargan de transformar los contaminantes biológicos en biomasa, dióxido de carbono y agua. Además, los microorganismos eliminan también compuestos como el amonio y otros compuestos nitrogenados. Se consigue así un clarificado, agua sin materia orgánica. Los microorganismos, por tanto, oxidan la materia orgánica disuelta y las partículas en suspensión y los coloides se coagulan y forman sedimento. En este sentido, los sistemas basados en procesos de oxidación avanzada, gracias a productos orgánicos tóxicos o de difícil degradación, son un instrumento adecuado ya que implican determinados compuestos con alto potencial de oxidación que actúan como iniciadores de este proceso.

Esquema para conocer funcionamiento de proceso de lodos activados
Todo este proceso biológico se lleva a cabo en un primer tanque conocido como reactor biológico, donde se produce la agitación y aireación del agua residual. Posteriormente, se lleva a cabo un tratamiento secundario, en el que la parte superior de este agua, ya clarificada, es re-oxigenado y filtrado para su posterior reutilización.
Como resultado del metabolismo se agrupan en flóculos, agregados de materia por sedimentación, que constituyen el llamado lodo activado, siendo una parte devuelta al primer tanque para compensar la pérdida de biomasa. Mientras, en la parte inferior quedan lo que llamamos lodos o fangos, que son compactado o derivado hacia otros fondos en el caso de que se destinen al enriquecimiento de microorganismos activos a modo de cultivo mixto. Este segundo procedimiento se lleva a cabo en el decantador secundario.

Proyecto Deep Tunnel Sewerage System de Singapur

El Deep Tunnel Sewerage System (DTSS) es un proyecto que está desarrollando la Junta de Servicios Públicos en Singapur para satisfacer las necesidades de agua limpia a largo plazo en el país insular a través de la recogida, tratamiento, recuperación y eliminación de agua utilizada por las industrias, hogares y negocios. El proyecto dispone de un diseño útil que le proporciona la capacidad de no requerir operaciones de mantenimiento durante un período de 100 años, el cual ha recibido una serie de premios y reconocimientos, como ser nombrado “Water Project of the Year 2009″ durante la ceremonia de los Global Water Awards en Zurich, Suiza.
El proyecto se desarrolla en dos fases. La primera fase de construcción se completó en 2008, mientras que la segunda fase está programada para comenzar en el 2016, con una finalización estimada en 2022. El proyecto contempla la construcción de dos grandes túneles, con un diámetro de 6,5 m y una longitud total de 80 km, que se situarán a unos 50 metros bajo la superficie, con el objetivo de transportar las aguas residuales a tres plantas centralizadas de regeneración de agua. Estas instalaciones tratarán y purificarán las aguas residuales con el fin de obtener agua limpia regenerada de alto grado para ser suministrada bajo la marca NEWater. El efluente tratado sobrante se descarga a través de las tuberías de desagüe en aguas profundas al estrecho de Singapur.



La primera fase del proyecto DTSS se completó con una inversión total de 2,7 mil millones de dólares, compuesta por un sistema de túnel profundo que recorre una distancia de 48 km para canalizar los flujos de agua desde los existentes drenajes a gravedad hacia las plantas de regeneración de agua Changi al este y Kranji al norte.
Los trabajos del túnel, dividido en seis segmentos, se llevaron a cabo a través deocho tuneladoras con escudos de balance de presión de tierras (EPB) de 7,2 m de diámetro cada una. Los túneles fueron protegidos mediante un sistema de revestimiento de protección contra la corrosión (CPL), que implicó unrevestimiento de polietileno de alta densidad (HDPE) de alrededor de 9 pulgadas de espesor no reforzada in situ de hormigón, con el fin de reducir los efectos perjudiciales del ácido sulfúrico generado por las altas temperaturas de las aguas residuales.
La primera fase también incluyó 60 km de enlaces de redes de alcantarillado y dos tuberías de desagüe en aguas profundas con una longitud de 5 km. La planta de regeneración de agua Changi perteneciente a las instalaciones de NEWater, que emplea avanzadas tecnologías de membrana, fue construida en 2010 para alcanzar una capacidad de hasta 800.000 metros cúbicos por día.

Célula Transforma Aguas Servidas en Combustible

 

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES:Las nuevas células de combustible microbianas podría reducir el lodo y la generación de electricidad, mientras que ayudar a agua limpia

Una célula microbiana de combustible nuevo crea energía durante el tratamiento de aguas residuales y también reduce enormemente la cantidad de lodo producido. Con sede en Israel compañía, Emefcy, nombrada como una obra de teatro en el acrónimo de célula de combustible microbiana (MFC), comienza con el mismo principio que la mayoría de tratamiento de aguas residuales, el agua se airea para que las bacterias en el líquido de descanso el material orgánico en un conjunto cerrado de envases conoce como un biorreactor.

"Nosotros no inventamos nada científicamente nuevo", dice Ely Cohen, vicepresidente de marketing y desarrollo empresarial para la empresa de cuatro años de edad.

El factor de la novedad: en lugar de utilizar electricidad para empujar el aire en el agua, Emefcy utiliza un filtro permeable que permite que el aire en, pero no deja líquido hacia fuera, muy similar a cómo funciona un pañal. La membrana de plástico de polietileno, de forma similar a los materiales utilizados en la construcción, rodea la cámara de celda de combustible en el que flujos de aguas residuales.

Dentro de la célula de combustible, Emefcy engatusa bacterias anaerobias, principalmente Shewanella oneidensis y sulfurreducens Geobacter, para liberar los electrones en un medio ambiente libre de oxígeno. El flujo de electrones a un ánodo y luego en un circuito de cátodos en una cámara separada en el exterior de la membrana. Los electrones permitir que los cátodos de carbono reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono.

El lado práctico de la célula de combustible Emefcy se refiere a la ingeniería de materiales: tanto el ánodo y el cátodo están hechos de una tela de carbono que actúa como un conductor. Los metales preciosos han sido utilizados como materiales conductores en pilas y otros tipos de células de combustible , pero son demasiado caros para usar en una escala comercial en las células de combustible microbianas.

Para un típico papel reciclado fábrica, un combustible Emefcy módulo de célula, que es aproximadamente del tamaño de un metro cúbico, podría tratar aproximadamente tres metros cúbicos por día de aguas residuales, dependiendo de la cantidad de materia orgánica presente, según Cohen y sobre los módulos puede escalarse para satisfacer las necesidades de mayores o menores plantas .

Las bacterias se comen una gran cantidad para producir electricidad y vivir una vida más larga ya que el entorno está optimizado para su supervivencia, por lo que los lodos se puede reducir en un 80 por ciento, dice Cohen. Alrededor de cuatro vatios de electricidad se producen por cada kilogramo de materia orgánica que las bacterias consumen. La cantidad de electricidad generada no se exactamente el poder del pueblo entero, o incluso toda la planta de procesamiento, pero se puede compensar la energía que se utiliza para limpiar el agua.

"La energía que no consume es más importante que la electricidad que podrían producir", dice el ingeniero ambiental Bruce Logan de la Universidad Estatal de Pennsylvania, un asesor Emefcy.

Las plantas de aguas residuales municipales e industriales representan cerca del 2 por ciento de la energía eléctrica anual utilizada en los EE.UU., pero los métodos de tratamiento se han mantenido prácticamente sin cambios durante décadas. En los sistemas tradicionales, la mayor parte de la alimentación entra en el bombeo de aire a través del agua de modo que las bacterias en el agua puede crecer y consumir material orgánico que queda después de las partículas más grandes se han eliminado. Otra parte sustancial de la energía se va en camiones de distancia de los lodos sobrantes, que casi siempre terminan en los vertederos.

La tecnología Emefcy tiene sus limitaciones. La pila de combustible es ideal para las aguas residuales con alto contenido de materia orgánica, en su mayoría de aguas residuales de la agricultura y el procesamiento de alimentos en lugar de los municipios.Logan calcula que las cantidades de alimentos y bebidas de aguas residuales aguas residuales domésticas de igualdad, y de los animales y las aguas residuales agrícolas es más que los otros dos mercados combinados. Cohen dijo que la industria de los aditivos alimentarios, en particular, puede convertirse en un mercado muy atractivo para la tecnología.

La reducción de lodos y el cumplimiento normativo también son motores importantes para la industria de alimentos y bebidas, que está impulsando a más compañías a aguas residuales de proceso en el sitio en lugar de simplemente enviar directamente a las instalaciones municipales de tratamiento, según un informe de Global WaterIntelligence (GWI), una industria del agua la firma de investigación con sede en Inglaterra. Con la regulación cada vez mayor, la tecnología Emefcy podría convertirse en atractivo para este mercado también.

Tratamiento de las aguas de enfriamiento

1.0 Introducción

2.0 Transferencia de calor

3.0 Corrosión

4.0 Incrustaciones

5.0 Ensuciamiento

6.0 Contaminación microbiológica

7.0 Pretratamiento

8.0 Monitoreo y control

1.0 INTRODUCCIÓN

La mayor parte de las aguas empleadas con fines industriales, se usan para enfriar un material o un equipo. La gran capacidad calorífica del agua y la gran disponibilidad del agua en la mayoría de las áreas industriales, han hecho del agua el medio de transferencia de calor favorito en las aplicaciones industriales y de servicios.

Los sistemas de agua de enfriamiento son necesarios debido a que los procesos industriales y servicios no trabajan eficientemente o efectivamente a menos que las temperaturas y presiones específicas del proceso sean mantenidas dentro de ciertos parámetros. Los sistemas de agua de enfriamiento mantienen las temperaturas y presiones correctas por transferencia de calor o enfriamiento.

En este escrito se trata de revisar las operaciones industriales que usan agua con fines de enfriamiento, y los problemas asociados a este uso, como son: problemas de corrosión, problemas de incrustaciones y problemas de ensuciamiento y contaminación microbiológica.

Al presentarse uno o más de los problemas mencionados, se producen paralizaciones no planeadas que afectan a la producción y que pueden ser mucho más costosos que el precio de contar con un tratamiento de agua adecuado, incluido el precio de los productos químicos y del personal a cargo.

Es conveniente mantener una comunicación interactiva entre la planta y el proveedor del tratamiento del agua de enfriamiento, para fijar la acción a seguir si el comportamiento del sistema de enfriamiento se desvía de su curso, debiéndose programar visitas frecuentes de análisis de resultados y de servicio.

2.0 TRANSFERENCIA DE CALOR

La transferencia de calor es el movimiento del calor de un cuerpo a otro: se denomina fuente al cuerpo más caliente y receptor al cuerpo más frío. En los sistemas de agua de enfriamiento el producto o proceso que se enfría es la fuente y el agua de enfriamiento es el receptor. Todos los sistemas de enfriamiento cuentan en esta acción de dar y recibir calor, con agua, la cual tiene el más amplio rango de uso como refrigerante.

En general, el agua de enfriamiento no está en contacto directo con la fuente; los dos están separados por un material que es un buen conductor del calor, por lo común un metal. A todo el conjunto se le denomina intercambiador de calor.

2.1 Factores que controlan la transferencia de calor

Los factores que controlan la transferencia de calor son:

a.-Las características térmicas del intercambiador de calor

b.-El espesor del intercambiador de calor

c.-El área superficial de intercambio

d.-La diferencia de temperatura entre la fuente y el agua de enfriamiento

e.-Los depósitos aislantes en cualquiera de los lados del intercambiador .

Los tres primeros factores, dependen del diseño del intercambiador y los factores 4 y 5 dependen de las condiciones de operación del agua de enfriamiento.

2.2 Uso del agua para enfriamiento

Muchos factores hacen del agua un excelente refrigerante, tales como:

- Es normalmente abundante

- Es fácilmente utilizable: es de fácil manejo

- Es poco costosa.

- Puede transportar (acarrear) grandes cantidades de calor por unidad de volumen.

- No se expande ni se comprime significativamente, dentro de los rangos de temperatura normalmente usados.

- No se descompone.

2.3 Fuentes de agua de enfriamiento

Se pueden usar como fuentes de agua de enfriamiento:

Agua fresca: Es la fuente principal de agua de reposición para los sistemas de agua de enfriamiento. El agua fresca puede ser: agua superficial (ríos, arroyos, reservorios) o agua subterránea (agua de pozos poco profundos o profundos). En general, los suministros de agua subterránea son más consistentes en composición y contienen menos materia suspendida que los suministros de agua superficiales, los cuales son directamente afectados por las lluvias, erosi6n y otras condiciones ambientales.

Agua de mar y aguas residuales: Debido a las consideraciones ambientales, al costo del agua y al agua utilizable, algunas plantas usan agua de mar y aguas residuales, tratadas en plantas de efluentes, como fuentes de agua de enfriamiento. Se debe prestar mucha atención al diseño y tratamiento de los sistemas de tratamiento de agua de enfriamiento, que usan estas fuentes de agua para obtener desempeños confiables y larga vida.

2.4 Principales propiedades del agua de enfriamiento

En general las propiedades químicas más importantes del agua de enfriamiento son:

Conductividad: Es una medida de la facultad (habilidad) para conducir la electricidad. En agua de enfriamiento, la conductividad indica la cantidad de minerales y gases disueltos en el agua. La conductividad es medida en micromhos y puede variar de muy pocas unidades para agua destilada, a más de 10,000 para el agua salada.

pH: Da una indicación de acidez o basicidad del agua. La escala del pH va del O al 14, donde el cero representa la máxima acidez y el 14 la máxima basicidad.

Alcalinidad: En el agua de enfriamiento dos formas de alcalinidad juegan un rol clave, ellas son la alcalinidad de carbonatos (C0₃=) y la alcalinidad de bicarbonatos (HC0₃-)

Dureza: Se refiere a la cantidad de minerales de calcio y magnesio presentes en el agua. La dureza en agua natural puede variar de unas pocas partes por millón (ppm) a por encima de 800 ppm.

2.5 Importancia de las principales propiedades del agua, en los sistemas de agua de enfriamiento

Cada una de las propiedades claves del agua tienen un impacto directo en los cuatro principales problemas de los sistemas de agua de enfriamiento: corrosión, incrustaciones, ensuciamiento y contaminación microbiológica. Estas propiedades también afectan los programas de tratamiento diseñados para controlar los problemas.

Conductividad: Los programas de tratamiento del agua de enfriamiento funcionarán dentro de rangos específicos de conductividad; el rango dependerá del diseño del agua de enfriamiento particular, de las características y del tipo del programa químico.

PH: El control de pH es crítico para la mayoría de los programas de tratamiento de agua de enfriamiento. En general, cuando el pH esta debajo de los rangos recomendados la probabilidad de corrosión se incrementa y cuando el pH esta por encima de los rangos recomendados, la probabilidad de formación de incrustaciones se incrementa.

La efectividad de muchos biocidas también depende del pH; en consecuencia pHs altos o bajos pueden permitir el crecimiento y desarrollo de problemas microbiológicos.

Alcalinidad: La alcalinidad y el pH están relacionados, ya que un incremento en el pH indica un incremento de la alcalinidad y viceversa. Así como el pH, alcalinidad debajo del rango recomendado incrementa la probabilidad de corrosión; rangos por encima de lo recomendado incrementa la probabilidad de formación de incrustaciones. Cuando existen problemas de corrosión e incrustaciones, el ensuciamiento también será un problema.

Dureza: Los niveles de dureza están usualmente asociados con la tendencia del agua de enfriamiento a formar o no incrustaciones. Los programas químicos para prevenir incrustaciones pueden funcionar solamente cuando los niveles de dureza están dentro del rango especificado. Algunos programas de control de corrosión requieren de un cierto nivel de dureza para funcionar correctamente como inhibidor de corrosión, por lo cual es importante asegurar que el nivel de dureza no este debajo en aquellos programas.

2.6 Tipos de sistemas de agua de enfriamiento más comunes

Existen los siguientes diseños básicos de sistemas de agua de enfriamiento:

- Sistemas de un solo paso.

- Sistemas de recirculación abiertos.

- Sistemas de recirculación cerrados.

Sistemas de un sólo paso: El agua de enfriamiento pasa a través de un equipo de intercambio de calor solamente una vez. Debido a los grandes volúmenes de agua de enfriamiento que son usados, la temperatura del agua se incrementa sólo ligeramente. El contenido mineral del agua de enfriamiento permanece prácticamente sin cambio al pasar a través del sistema.

Se usan cuando existe disponibilidad de gran cantidad de agua y el tratamiento puede ser mínimo y generalmente no se usa tratamiento.

Sistemas de recirculación abiertos: Se denominan también sistemas evaporativos y son los más ampliamente usados en el diseño de enfriamiento industrial; usan tratamiento químico.

Este sistema consiste de bombas, intercambiadores de calor y torres de enfriamiento. Las bombas mantienen el agua circulando a través de los intercambiadores de calor, donde retiran calor, y de la torre de enfriamiento donde el calor es liberado del agua a través de la evaporación. Debido a la evaporación (disminución del volumen inicial de agua), el agua en los sistemas de agua de enfriamiento abiertos, sufre un incremento en su contenido químico.

Sistemas de recirculación cerrados: Usa la misma agua de enfriamiento repetidamente en un ciclo continúo. Primero, el agua absorbe calor del fluido del proceso y luego lo libera en otro intercambiador de calor. En estos sistemas no se incluye una torre de enfriamiento evaporativa, pero si usan un tratamiento químico. Un caso específico es el sistema de enfriamiento de agua de los vehículos automotores

2.7 Problemas en los sistemas de agua de enfriamiento

Si no se tratan los sistemas de agua de enfriamiento, proporcionan un ambiente donde existirán los problemas principales del agua de enfriamiento, tales como:

Corrosión: El agua tiende a convertir los metales (tales como el acero dulce) a su estado oxidado.

Incrustación: Las impurezas del agua, tales como dureza de calcio y magnesio pueden precipitar y depositarse, dependiendo de sus concentraciones y de la temperatura del agua, pH, alcalinidad y otras características del agua.

Contaminación Microbiológica: Los sistemas de agua de enfriamiento ofrecen un ambiente favorable para el crecimiento de microorganismos, los cuales causan problemas.

Ensuciamiento: Los sólidos suspendidos, tanto de las fuentes externas como internas, pueden causar depósitos.

2.8 Efectos de los problemas en los sistemas de agua de enfriamiento

Si no se controlan estos problemas en el agua de enfriamiento, juntos o por separado, pueden causar:

- Incremento de los costos de mantenimiento.

- Reducción de la eficiencia de transferencia de calor y grandes pérdidas de energía

- Posible producción de paradas de planta.

3.0 CORROSIÓN

3.1 Definición

La corrosión es un proceso electroquímico por el cual los metales procesados, cómo el acero, cobre y zinc retornan a su estado natural, cómo compuestos químicos o minerales. Por ejemplo: el acero dulce que es el metal más comúnmente usado en sistemas de agua de enfriamiento, por ser un metal muy susceptible a la corrosión, en presencia de agua y oxígeno retornará a su estado natural de óxido de hierro.

La corrosión causa fallas prematuras en los metales y los productos de la corrosión se depositan en el sistema y disminuyen tanto la transferencia de calor cómo el flujo de agua de enfriamiento.

Los niveles de corrosión se expresan cómo pérdida de metal en mils/año (mpa): un mils es igual a 0.001 pulgadas (0.0025 cm).En un sistema de agua de enfriamiento una pérdida aceptable, por corrosión, puede ser de 10-15 mpa.

3.2 Mecanismo de la corrosión

Para que ocurra corrosión debe existir una celda de corrosión, consistente en un cátodo, un ánodo y un electrolito. Los iones metálicos disueltos en el electrolito (agua) son el ánodo. Las partículas disueltas, cargadas eléctricamente (electrones), fluyen a través del metal a otros puntos (cátodos) donde ocurren reacciones de consumo de electrones. Los resultados de esta actividad es la pérdida de metal y a menudo la formación de un depósito.

Están sujetas a corrosión las aleaciones de aluminio, cobre y el acero inoxidable, al igual que el acero dulce (acero con menos de 0.25% de carbono).En general, aquellos metales se corroen más lentamente que el acero dulce. Sin embargo en algunos tipos de agua pueden estar sujetos a severos ataques localizados (picaduras). También, algunos gases disueltos como el H₂S o NH₃ son frecuentemente más destructivos para esos metales que para el acero dulce. La corrosión está en función de las características del agua, de los metales y del sistema.

3.3 Tipos de ataque por corrosión

Existen muchos tipos diferentes de corrosión, pero estos pueden ser caracterizados a menudo como: ataque general, ataque localizada o picadura: ataque galvánico y tuberculación.

Ataque general: Existe cuando la pérdida de material esta distribuida uniformemente a lo largo de la superficie del metal. Las considerables cantidades de óxido de hierro producido por el ataque generalizado contribuyen, además, a problemas de ensuciamiento.

Ataque localizado o picadura: Existe cuando solamente pequeñas áreas del metal se corroen. La picadura es la forma más seria de corrosión debido a que la acción está concentrada en un área pequeña y puede perforar el metal en corto tiempo.

Ataque galvánico: Puede ocurrir cuando dos metales diferentes están en contacto. El metal más activo se corroe rápidamente. Ejemplos comunes en los sistemas de agua son: acero inoxidable y latón, aluminio y acero, zinc y acero, y zinc y latón. Si ocurre ataque galvánico, el metal nombrado en primer término (en cada par de materiales) es el que se corroerá.

Tuberculación: es el resultado de varias circunstancias que originan procesos de corrosión y producen nódulos sobre la superficie metálica. Los nódulos son montículos compuestos por varias formas de óxidos y productos de corrosión laminar. Los nódulos se presentan en sistemas con tratamiento inapropiado y pueden desprenderse alojándose en lugares críticos.

3.4 Características del agua que influyen en la corrosión

Las características del agua, más importantes, que influyen en la corrosión, son:

• Oxígeno y otros gases disueltos

• Sólidos suspendidos y sólidos disueltos

• Basicidad o acidez (pH)

• Velocidad

• Temperatura

• Actividad microbiológica.

3.4.1 Oxígeno

El oxígeno disuelto en el agua es esencial para que la reacción catódica tenga lugar y se produzcan los óxidos de los metales. En presencia de agua y oxígeno, la naturaleza ataca incansablemente a los metales convirtiendo los metales en óxidos.

3.4.2 Sólidos suspendidos y sólidos disueltos

Los sólidos suspendidos pueden influenciar la corrosión por acción erosiva o abrasiva, y pueden asentarse en la superficie del metal y producir celdas de corrosión localizada.

Los sólidos disueltos pueden afectar la reacción de corrosión por incremento de la conductividad eléctrica del agua. A más altas concentraciones de sólidos disueltos la conductividad es más alta y la probabilidad de corrosión es mayor. Los cloruros y sulfatos disueltos son particularmente corrosivos.

3.4.3 Acidez o basicidad del agua de enfriamiento

El agua con acidez o ligera basicidad puede disolver los metales y la película de óxido que protege la superficie del metal. Mayor basicidad en el agua favorece la formación de una capa protectora de óxido.

3.4.4 Velocidad del agua de enfriamiento

Altas velocidades del agua pueden incrementar la corrosión por transporte de oxígeno al metal y por sacar los productos de corrosión a un rate más rápido. Las altas velocidades también pueden causar erosión de la superficie metálica de las películas protectoras y óxidos. Cuando la velocidad del agua es baja los depósitos de los sólidos suspendidos pueden establecer celdas de corrosión localizada, con lo cual se incrementa el rate de corrosión.

3.4.5 Temperatura

Debajo de 71 °C, cada 5 – 10 °C de incremento en la temperatura causa el doble rate de corrosión; sobre los 71°C los incrementos de temperaturas adicionales tienen efectos relativamente pequeños en los rates de corrosión en los sistemas de agua de enfriamiento.

3.4.6 Crecimiento microbiológico

El crecimiento microbiológico promueve la formación de celdas de corrosión. Además, los subproductos de algunos organismos, tales como el ácido sulfhídrico de las bacterias anaerobias, son corrosivos.

3.5 Métodos usados para el control de la corrosión

La corrosión puede ser controlada, dentro de niveles tolerables, mediante un tratamiento efectivo del sistema:

a.-Cuando se diseña un nuevo sistema se deben escoger materiales resistentes a la corrosión, para minimizar el efecto de un medio agresivo.

b.-Ajustar el pH

c.-Aplicar recubrimientos protectores tales como pinturas, revestimientos metálicos, brea o plásticos.

d.- Protección catódica usando metales de sacrificio.

e.-Añadir inhibidores químicos, formadores de películas protectoras, que el agua puede distribuir a través de todas las partes humedecidas del sistema.

3.6 Acción de los inhibidores químicos de corrosión

Los inhibidores químicos de corrosión reducen o detienen la corrosión por interferencia con los mecanismos de corrosión, formando una película protectora sobre la superficie metálica. Los inhibidores usualmente actúan sobre el cátodo o el ánodo.

Inhibidores anódicos de corrosión: Establecen una película protectora en el ánodo. Aun cuándo estos inhibidores pueden ser efectivos también pueden ser peligrosos. Si hay insuficiente cantidad de inhibidor anódico, ocurre potencial de corrosión en todos los sitios anódicos no protegidos o insuficientemente protegidos. Esto causa ataques localizados severos (o picaduras).

Inhibidores principalmente anódicos:

Cromatos, nitritos, ortofosfatos y slicatos

Inhibidores catódicos de corrosión: Forman una película protectora en el cátodo. Estos inhibidores reducen la velocidad de corrosión en proporción directa a la protección del área catódica.

Inhibidores principalmente catódicos:

Bicarbonatos, polifosfatos y cationes metálicos

Inhibidores generales de corrosión: Protegen con una película toda la superficie metálica, ya sea anódica o catódica.

Inhibidores Generales:

Aceites solubles y otros productos orgánicos.

3.7 Tipos de sistemas de enfriamiento

El escoger el tipo de tratamiento es básicamente una materia económica.

En los sistemas de un sólo paso un gran volumen de agua pasa a través del sistema una sola vez. La protección puede ser obtenida con relativamente pocas partes por millón de tratamiento, debido a que el agua no cambia significativamente en su composición mientras pasa a través de los equipos.

En un sistema de recirculación abierta, deben estar presentes mayor cantidad de productos químicos, debido a que la composición del agua cambia significativamente debido al proceso de evaporación. Los constituyentes que pueden causar corrosión o incrustación son concentrados. Sin embargo, el tratamiento químico también es concentrado por evaporaci6n; por eso, después del dosaje inicial de inhibidores de corrosión, con dosajes moderados se mantendrá el nivel de tratamiento necesario para estos sistemas.

En un sistema de recirculación cerrado, la composición del agua permanece regularmente constante. Hay pérdidas muy pequeñas de agua y de tratamiento químico.

El factor más importante en un programa inhibidor de corrosión efectivo es el control de los inhibidores de corrosión química en el sistema de enfriamiento y el control de las características claves del agua.

4.0 INCRUSTACIONES

4.1 Definición

Las incrustaciones son un recubrimiento denso de material predominante inorgánico, formado por la precipitación química inducida de constituyentes soluble en el agua, que se vuelven insolubles por aumento de la temperatura, lo cual causa un exceso en el producto de solubilidad de algún constituyente del sistema. Las incrustaciones interfieren con la transferencia de calor y disminuyen el flujo de agua de enfriamiento.

Las incrustaciones más comunes están formadas por:

• Carbonato de calcio
• Fosfato de calcio
• Sales de magnesio
• Sílice

4.2 Factores que determinan la formación de incrustaciones

Los factores que determinan si un agua es formadora de incrustaciones son:

• Temperatura
• Basicidad o acidez (pH)
• Cantidad presente de materiales formadores de incrustaciones.
• Influencia de otros materiales disueltos, los cuáles pueden o no ser formadores de incrustaciones.

Cuando alguno de esos factores cambia, la tendencia incrustante también cambia. La mayoría de sales llegan a ser más solubles cuando se incrementa la temperatura. Sin embargo, algunas sales como el carbonato de calcio se hacen menos solubles cuando se incrementa la temperatura. Por eso, el carbonato de calcio causa depósitos a altas temperaturas.

Un cambio en el pH afecta grandemente la formación de incrustaciones. Por ejemplo, cuando el pH se incrementa el carbonato de calcio (el más común de los constituyentes de incrustaciones en los sistemas de enfriamiento) decrece en solubilidad y se deposita. Algunos materiales tales como la sílice (Si02) son menos solubles a pHs bajos.

Cuando la cantidad de material disuelto en agua y formadores de incrustaciones excede el punto de saturación, puede resultar en incrustaciones. Además otros sólidos disueltos pueden influenciar la tendencia formadora de incrustaciones.

En general, altos niveles de sólidos disueltos formadores de incrustaciones presentan las más altas probabilidades de formación de incrustaciones.

4.3 Control de la formación de incrustaciones

Las formas básicas de controlar las incrustaciones, son:

-Limitar la concentración de minerales formadores de incrustaciones, por control de los ciclos de concentración o por remoción de los minerales antes que estos entren al sistema. Los ciclos de concentración es la relación entre el contenido de un ión en el agua de purga y su contenido en el agua de reposición.

-Interferir a los iones potencialmente incrustadores. Se adiciona un ácido para mantener disueltos los minerales formadores de incrustaciones, tales como el carbonato de calcio y prevenir el crecimiento de cristales. La adición de ácido sulfúrico transforma los bicarbonatos en sulfatos, previniendo la precipitación como carbonato de calcio.

-Hacer cambios mecánicos en el sistema para reducir la probabilidad de formación de incrustaciones. El incremento del flujo de agua en intercambiadores con grandes áreas superficiales es un ejemplo de esto.

-Tratamiento con productos químicos diseñados para prevenir las incrustaciones.

4.4 Tratamientos con inhibidores químicos de incrustaciones

Los tratamientos con inhibidores químicos de incrustaciones más usados, son:

Los acondicionadores de incrustaciones: modifican la estructura del cristal de las incrustaciones, creando un lodo pesado y transportable en vez de un cristal duro, que puede continuar creciendo. Entre los acondicionadores de incrustaciones tenemos: Ligninas, taninos, compuestos poliméricos.

Los inhibidores químicos de tratamiento umbral: previenen la formación de incrustaciones, manteniendo en solución los minerales formadores de incrustaciones y no permitiendo que se formen depósitos. Entre los inhibidores químicos de tratamiento umbral tenemos: Fosfatos orgánicos, polifosfatos, compuestos poliméricos.

Al igual que en la corrosión, el control del programa químico y del sistema de agua de enfriamiento permite asegurar que la formación de incrustaciones no llegue a ser un problema.

5.0 ENSUCIAMIENTO

5.1 Definición

Ensuciamiento es la acumulación de materiales sólidos, diferentes de las incrustaciones, que se producen debido al depósito de partículas que se fijan en algún punto del sistema, donde la velocidad del agua de enfriamiento disminuye a un nivel tan bajo, que no es capaz de arrastrar el material en el flujo. Estos depósitos impiden la operación del equipo de planta o contribuyen a su deterioro.

Ejemplos de los materiales más comunes, que producen ensuciamiento son:

• Polvo y cieno
• Arena
• Productos de corrosión
• Productos orgánicos naturales
• Masas microbiológicas
• Fosfatos de aluminio
• Fosfatos de hierro

5.2 Factores que influyen en el ensuciamiento en un sistema de agua de enfriamiento.

Los factores más importantes que influyen en el ensuciamiento en un sistema de agua de enfriamiento son:

- Características del agua

- Temperatura

- Velocidad del flujo de agua

- Crecimiento microbiológico

- Corrosión

- Contaminación.

5.2.1 Características del agua

El agua destilada no ensucia. Sin embargo la mayoría de aguas contienen materiales suspendidos y disueltos que pueden causar un problema significativo de ensuciamiento bajo ciertas condiciones.

Los materiales afectan en mayor grado cuando es mayor el tamaño de las partículas y la cantidad de partículas.

5.2.2 Temperatura

El incremento de temperatura incrementa la tendencia al ensuciamiento, debido a que las superficies que transfieren calor están más calientes que el agua de enfriamiento y aceleran el ensuciamiento.

5.2.3 Velocidad del flujo de agua

A bajas velocidades del flujo de agua (un pie por segundo o menos) ocurre ensuciamiento debido al asentamiento natural del material en suspensión. A velocidades del flujo de agua más altas (dos pies por segundo) puede ocurrir ensuciamiento, pero usualmente es menos severo. A tres pies por segundo o más se puede evitar que se depositen los sólidos suspendidos.

5.2.4 Crecimiento microbiológico

Los microorganismos pueden formar depósitos en cualquier superficie. Además las bacterias corrosivas o depositadoras de hierro causan o utilizan productos de corrosión los cuales subsecuentemente se depositan como ensuciantes voluminosos. Todas las colonias microbiológicas actúan como un lugar colector de polvo y cieno, causando un depósito de ensuciantes diversos.

5.2.5 Contaminación del proceso

Los materiales que escapan del lado del proceso del equipo de intercambio de calor pueden causar serios problemas de ensuciamiento en varios aspectos:

- Depositándose como productos insolubles.

- Suministrando nutrientes para microorganismos y causando severos crecimientos microbiológicos.

- Reaccionando con los inhibidores de corrosión o incrustaciones para formar ensuciamientos insolubles.

5.3 Control del ensuciamiento

El ensuciamiento puede ser controlado mecánicamente o por el uso de tratamientos químicos. El mejor método depende del tipo de ensuciamiento. El control del ensuciamiento en un sistema de enfriamiento involucra tres tácticas principales:

Prevención: Es todo lo que se pueda hacer para prevenir que los materiales que producen ensuciamiento entren al sistema de enfriamiento; esto puede requerir cambios mecánicos o adición de productos químicos para clarificar el agua de reposición.

Reducción: Se tiende a remover o reducir el volumen de los materiales que producen ensuciamiento, que inevitablemente entran al sistema de enfriamiento. Esto puede involucrar filtraci6n del flujo o limpieza periódica del estanque de la torre de enfriamiento.

Control de la operación: Es una acción regular para minimizar los depósitos de los materiales que producen ensuciamiento en el sistema. Esto puede incluir la adición de dispersantes químicos y agitación por aire o retro lavado de los intercambiadores.

5.4 Inhibidores químicos de ensuciamiento

Los inhibidores químicos de ensuciamiento trabajan mediante los dispersantes y los agentes humectantes para mantener los materiales que producen ensuciamiento en suspensión, previniendo que ellos se asienten en las superficies metálicas o ayudando a remover los depósitos de ensuciamiento que ya se han formado.

Los dispersantes, por refuerzo de cargas, causan que los materiales que producen ensuciamiento se repelan unos a otros por incremento de las cargas eléctricas iguales que acarrean.

Los agentes humectantes hacen al agua más penetrante (reducen la tensión superficial), inhiben la formación de nuevos depósitos y posibilitan la remoción de los depósitos existentes. Esta acción mantiene las partículas, en la masa del flujo de agua y donde pueden ser más fácilmente removidas del sistema ya sea a través de las purgas o de filtración.

5.5 Productos químicos usados

Refuerzo de cargas: Polímeros aniónicos.

Agentes humectantes: Surfactantes

Un control continuo, tanto del programa químico y mecánico, es el único camino para reducir el ensuciamiento.

5.6 Efecto de la corrosión en el ensuciamiento

La corrosión puede formar productos de corrosión insolubles que migran y se mezclan con desechos contaminantes del proceso o masas microbiológicas para agravar el ensuciamiento.

6.0 CONTAMINACION MICROBIOLOGICA

6.1 Definición

Contaminación microbiológica es el crecimiento incontrolado de microorganismos, que puede conducir a la formación de depósitos, los cuales contribuyen al ensuciamiento, a la corrosión y a la formación de incrustaciones.

El limo microbiológico es una masa de organismos microscópicos y productos residuales que se forman sobre las tuberías y que interfieren con la transferencia eficiente de calor. Aquellos limos son usualmente caracterizados por su contextura viscosa y pueden ser animales o vegetales.

Algunos organismos no crean depósitos de limo y no promueven la corrosión del metal. La presencia de gran número de aquellos organismos no perjudiciales sin embargo indica que hay condiciones ideales para el crecimiento de organismos perjudiciales.

Tanto las fuentes de agua de reposición, viento e insectos pueden acarrear microorganismos dentro del sistema de agua de enfriamiento.

6.2 Factores que contribuyen al crecimiento microbiológico

Los factores más importantes que contribuyen al crecimiento microbiológico, son los siguientes:

Nutrientes: por ejemplo, los hidrocarburos u otra fuente de carbón pueden servir como nutrientes para los organismos formadores de limo.

Atmósfera: el crecimiento de los microorganismos depende de la disponibilidad de oxígeno y/o dióxido de carbono (CO₂).

Localización: factores tales como la cantidad de luz y humedad afectan significativamente el rate de crecimiento microbiológico.

Temperatura: los organismos que producen limo tienden a prosperar entre 4 y 66°C.

El limo puede causar o acelerar el rate de formación de incrustaciones. El limo puede causar que el tratamiento químico para incrustaciones sea inefectivo. Cuando se forman depósitos se reduce la transferencia de calor. Esto causa posibles paradas y altos costos de energía.

Además, las masas de limo por sí mismas son materiales que causan ensuciamiento Ellas proveen excelentes sitios para que se depositen otros materiales que causan ensuciamiento. Otros microorganismos y sólidos suspendidos pueden llegar a ser parte de los depósitos materiales que causan ensuciamiento. Aunque muchos organismos tienden a morir a altas temperaturas, los desechos remanentes aún ensucian las superficies metálicas.

6.3 Áreas afectadas por los microorganismos

Generalmente los organismos microbiológicos forman colonias en puntos de baja velocidad del agua, por eso los intercambiadores de calor están sujetos a contaminación microbiológica. Similarmente las torres de enfriamiento están sujetas a ensuciamiento, tanto en la superficie como en la parte interna.

6.4 Control microbiológico

Los factores de control más importantes son:

- Tipos y cantidades de organismos microbiológicos: su concentración será una indicación de la efectividad del programa de tratamiento microbiológico.

- Signos de problemas microbiológicos tales como madera podrida, depósitos de limo y corrosión.

- Características de operación del sistema, tales como: temperatura, velocidad del flujo de agua y composición del agua. Tipos de equipos empleados, tales como: torres de enfriamiento, tanques de rociado, condensadores de caja abierta.

- Fuentes de contaminación, tales como: organismos y nutrientes introducidos al sistema. Aquellos factores pueden influenciar el crecimiento de organismos que causan problemas y afectan el tratamiento de control microbiológico.

Cada sistema debe ser evaluado, tratado y manejado individualmente.

6.5 Tratamientos microbiológicos

Los tratamientos microbiológicos son seleccionados por análisis de muestras representativas de agua y limo, para determinar los tipos de organismos presentes. Se escogen los biocidas específicos más tóxicos a los organismos predominantes y los tratamientos pueden ser variados si cambia algún factor importante.

Se usan tres clases generales de tratamientos microbiológicos:

• Biocidas oxidantes.

• Biocidas no oxidantes.

• Biodispersantes.

6.5.1 Biocidas oxidantes

Los productos químicos denominados biocidas oxidantes literalmente “queman” cualquier microbio que entre en contacto directo con ellos. Los biocidas oxidantes más comunes son: cloro, dióxido de cloro, bromo, ozono y compuestos órgano clorados de liberación lenta.

El cloro es un biocida de bajo costo, ampliamente usado y esta disponible en forma líquida, gaseosa o sólida. Su efectividad se incrementa cuando se usa en combinación con biocidas no oxidantes y biodispersantes.

6.5.2 Biocidas no oxidantes

Son compuestos orgánicos utilizados para matar microorganismos. Ellos son efectivos en sistemas de enfriamiento donde el cloro puede no ser adecuado.

6.5.3 Biodispersantes

Son productos químicos que no matan organismos: ellos remueven los depósitos microbiológicos, los cuales luego son sacados del sistema. Ellos también exponen nuevas capas de limo microbiológico o algas al ataque de los biocidas oxidantes. Los biodispersantes son una medida preventiva efectiva debido a que ellos hacen difícil que los microorganismos ataquen la superficie del metal para formar depósitos.

7.0 PRETRATAMIENTO

7.1 Definición

Un pre-tratamiento es la preparación del sistema de agua de enfriamiento para asegurar que el programa de tratamiento puede trabajar efectivamente desde la puesta en marcha.

Los sistemas nuevos o los ya existentes que retornan al servicio pueden contener cantidades significativas de material contaminante. Películas de aceite o grasa, recubrimientos en general o herrumbre, polvo y arena siempre permanecen en los sistemas. Estos materiales no son fallas de construcción, ellos resultan de condiciones existentes durante la construcción.

En los sistemas fuera de servicio, los depósitos pueden estar presentes como resultado de incrustaciones, corrosión, ensuciamiento o contaminación microbiológica. Si aquellos materiales no son removidos a través de un pretratamiento efectivo, el programa químico subsecuente no será efectivo.

7.2 Etapas en la preparación del sistema y la puesta en marcha

Se deben seguir las siguientes etapas:

- Limpieza del sistema

- Aplicación de productos químicos especiales para el pretratamiento.

- Aplicación de un dosaje inicial alto de inhibidores de corrosión

- Aplicación de inhibidores de corrosión a niveles de mantenimiento durante la operación

7.2.1 Limpieza del sistema

Los chorros de agua pueden reducir los contaminantes pero no en gran extensión. Además el agua no tratada y la superficie metálica no protegida reaccionan para formar productos de corrosión adicionales.

Los ácidos remueven los productos de la corrosión y algunos minerales contaminantes, pero tienen un efecto pequeño en los materiales orgánicos. Por una aplicación inapropiada estos pueden atacar el metal del sistema y causar severos ataques al metal. Flujos inapropiados de reactivos de limpieza química, dejarán a la superficie metálica en un estado altamente reactivo, lo cual hace que sean especialmente vulnerables a los ataques de corrosión.

7.2.2 Aplicación de productos químicos especiales, para el pretratamiento

Los pretratamientos químicos se deben aplicar tan pronto como sea posible, después de la construcción. Los pretratamientos químicos pueden ser aplicados durante o inmediatamente después de la prueba hidrostática. Mientras más pronto sea pretratado el sistema después de la construcción, tendrá una protección mas completa.

Lo mismo es aplicable a los equipos que han estado fuera de operación por largo tiempo. El pretratamiento debe tener lugar tan pronto como sea posible, después que el mantenimiento necesario ha sido realizado y la unidad este lista para volver a la operación.

8.0 MONITOREO Y CONTROL

8.1 Definición

El monitoreo y control, son pruebas que se realizan para detectar problemas antes que causen daños severos.

Para cada programa de tratamiento hay rangos específicos de concentración química, donde estos funcionan mejor y proveen la protección deseada. Si no se controla apropiadamente, cualquier programa químico puede fallar, conduciendo a: posibles pérdidas de producción, incremento de los costos de mantenimiento e incremento del uso de energía.

La selección de los métodos de monitoreo deben ajustarse a las características del sistema.

8.2 Pruebas de monitoreo y control

Para controles diarios del sistema, se utilizan pruebas simples, tales como: conductividad, pH, alcalinidad, dureza, cloro y niveles de tratamiento químico. Las pruebas de control deben ser llevadas a cabo consistentemente y se debe tomar la acción correctiva sí se encuentran parámetros fuera de rango. Los controles diarios son el fundamento de un programa de tratamiento exitoso.

8.3 Sistemas de control

8.3.1 Sistema automático de control de pH: es una excelente ayuda para cualquier programa de tratamiento, donde el control de pH es importante Sin embargo, para una operación apropiada, estos sistemas necesitan atención y mantenimiento periódico.

8.3.2 Cupones de corrosión.- Para establecer las velocidades de corrosión relativas de diferentes metales en los sistemas de enfriamiento, se pueden usar pequeñas placas metálicas denominadas cupones de corrosión. Aquellos cupones preparados y pesados son colocados en el sistema por 30 días por lo menos, luego son sacados, limpiados y pesados otra vez La diferencia entre los pesos antes y después de la exposición son usados para el cálculo de la velocidad de corrosión.

8.3.3 Corrater: (Marca registrada de ROHRBACH CORPORATION) Es un instrumento electrónico que mide la corrosión y la tendencia a picaduras en el sistema de enfriamiento. Proporciona una lectura instantánea y directa de la velocidad de corrosión del sistema en milésimas de pulgada por año (mpy), cuando la probeta es insertada dentro del agua de enfriamiento.

8.3.4 Bastidor de pruebas de corrosión: Se usan para evaluar la efectividad de los programas de inhibición de corrosión en superficies de transferencia no calentadas. Están diseñados para ser usados con cupones de corrosión o probetas de corrater.

8.3.5 Monitor de corrosión: Es una gran ayuda en el examen del desempeño de un programa de agua de enfriamiento. Una muestra de tubería de metalurgia apropiada es circundada por una chaqueta de vidrio para formar un pequeño intercambiador de calor. El agua del sistema de enfriamiento fluye entre la tubería y la chaqueta de vidrio. La superficie metálica de la muestra puede ser observada en cualquier momento durante el periodo de prueba. El rate de transferencia de calor puede ser simulado usando un cartucho calentador y regulando el flujo de agua de enfriamiento con una válvula de control.

8.3.6 Análisis microbiológico: Proporciona respuestas de la clase y cantidad de bacterias presentes en el sistema de enfriamiento. Los resultados de aquellos análisis indican la efectividad del programa de control microbiológico.

8.4 Rol del personal de planta en el control y monitoreo del sistema de agua de enfriamiento.

El personal de supervisión y operadores de planta deben conocer la importancia del tratamiento correcto del sistema de agua de enfriamiento y tener la habilidad para monitorear y controlar día a día las variables críticas del agua de enfriamiento. Un primer método para conseguir un programa de tratamiento exitoso es el entrenamiento de todo el personal a cargo del sistema de agua de enfriamiento.

Recopilado por:

Ing. José Puga Bullón

Planta de Tratamiento

Procesos de Lodos Activados

Un proceso de lodo activado es un tratamiento biológico en el cual se agita y aérea una mezcla de agua de desecho y un lodo de microorganismos, y de la cual los sólidos se remueven y recirculan posteriormente al proceso de aireación, según se requiera.

El pase de burbujas de aire a través de las aguas de desecho coagula los coloides y la grasa, satisface parte de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), y reduce un poco el nitrógeno amoniacal. La aireación también puede impedir que las aguas de desecho se vuelvan sépticas en uno de los tanques subsiguientes de sedimentación. Pero si las aguas de desecho se mezclan con lodo previamente aereado y luego se vuelve a aerear, como se hace con los métodos de tratamiento de aguas de desecho utilizando lodo activado, la efectividad de la aireación se mejora mucho. La reducción de la DBO y sólidos en suspensión en el proceso convencional del lodo activado que incluye predecantación y sedimentación final, puede variar desde 80 a 95% y la reducción de las bacterias coliformes de 90 a 95%. Además, el costo de construcción de una planta de lodo activado puede ser competitivo con otros tipos de plantas de tratamiento que producen resultados comparables. Sin embargo, los costos unitarios de operación son relativamente altos.

El método del lodo activado es un tratamiento biológico secundario que emplea la oxidación para descomponer y estabilizar la materia putrescible que queda después de los tratamientos primarios. Otros métodos de oxidación incluyen la filtración, estanques de oxidación, y la irrigación. Estos métodos de oxidación ponen a la materia orgánica de las aguas de desecho en contacto inmediato con microorganismos bajo condiciones aerobias.

En una planta convencional de lodo activado, las aguas de desecho que entran pasan primero por un tanque de sedimentación primaria. Se añade lodo activado al efluente del tanque, generalmente en la relación de 1 parte de lodo por 3 o 4 partes de aguas negras decantadas, en volumen, y la mezcla pasa a un tanque de aireación. En el tanque, el aire atmosférico se mezcla por el líquido por agitación mecánica o se difunde aire comprimido dentro del fluido mediante diversos dispositivos; placas filtrantes, tubos de filtro, eyectores y chorros. Con cualquiera de los métodos, se pone a las aguas negras en íntimo contacto con los microorganismos contenidos en el lodo. En los primeros 15 a 45 minutos, el lodo absorbe los sólidos en suspensión y los coloides. Según se absorbe la materia orgánica, tiene lugar la oxidación biológica. Los organismos presentes en el lodo descomponen los compuestos de nitrógeno orgánico y destruyen los carbohidratos. El proceso avanza rápidamente al principio y luego decae gradualmente en las próximas 2 a 5 horas. Después continúa con un ritmo casi uniforme durante varias horas. En general el periodo de aereación dura de 6 a 8 horas más.

El efluente de¡ tanque de aireación pasa a un tanque de sedimentación secundaria, donde se retiene el fluido, en general de 1 1/2 a dos horas para decantar el lodo. El efluente de este tanque está completamente tratado, y después de la floración puede descargarse sin peligro.

Cerca de un 25 a 350/o de¡ lodo de¡ tanque de sedimentación final se regresa para la recirculación con las aguas negras de entrada. No debe retenerse el lodo en el tanque. Es necesaria la remoción parcial (a intervalos de menos de 1 hora) o la remoción continua para evitar la desaereación.

Las cantidades de rebose para la sedimentación final van, normalmente, desde unos 800 galones por pie cuadrado por día, para las plantas pequeñas, hasta 1 000 para plantas con capacidades mayores de 2 millones de galones por día. Es preferible que las cargas sobre el vertedero no excedan de 10 000 galones por pie lineal por día. Cuando el volumen requerido de tanque sobrepase los 2 500 pies', son convenientes tanques múltiples de sedimentación.

Se requieren tanques múltiples de aireación cuando el volumen total de¡ tanque excede los 5 000 pies cúbicos. Los tanques de aireación en que se use aire comprimido son, por lo general, largos y estrechos. Para conservar espacio, el canal puede hacerse girar varías veces 1 80°, con una pared común que separe el flujo en dirección opuesta. Se tiende en general, una tubería maestra de aire, a lo largo de la parte superior de¡ tanque, para alimentar los difusores o placas porosas a lo largo de toda su longitud. El aire establece un movimiento espiral dentro del líquido según fluye por los tanques. Esta agitación reduce los requisitos de aire.

El ancho de¡ canal va de los 15 a los 30 pies. La profundidad es de unos 15 pies.

El oxígeno disuelto debe mantenerse a una concentración de 2 partes por millón (miligramos por litro) o más. Los requisitos de aire varían normalmente de 0.2 a 1.5 pies cúbicos por galón de aguas tratadas. La mayoría de las autoridades estatales requieren el uso de un mínimo de 1 000 pies cúbicos de aire por libra de la DBO aplicada por día.

La aireación mecánica puede efectuarse en tanques cuadrados, rectangulares o circulares, según sea el mecanismo empleado para la agitación. En algunas plantas, el fluido puede hacerse subir por tubos verticales y descargarlo en láminas, mientras en la parte superior o el líquido puede hacerse bajar por tubos aspirantes, mientras el aire burbujea a través del fluido. En ambos métodos, la agitación en la superficie producida por el movimiento del líquido, aumenta la aereación. Los periodos de detención son, generalmente, más largos, 8 horas o más, que para los tanques con difusión de aire.

Se usan diversas modificaciones para el método de lodo activado, para mejorar el funcionamiento o disminuir los costos. Entre éstos se incluyen la aereación modificada, activada, en punta y por pasos o fases, y los procesos de Kraus, bioadsorción y bioactivados.

LA AEREACIÓN MODIFICADA disminuye el periodo de aereación a tres horas o menos, y mantienen el lodo retornado a una baja proporción. Los resultados son intermedios entre la sedimentación primaria y un tratamiento secundario completo.

EN LA AEREACIÓN ACTIVADA, los tanques de aireación se colocan en paralelo. El lodo activado, procedente de un tanque de sedimentación final o grupo de dichos tanques, se añade al influente de los tanques de aireación. El resto del lodo se concentra y se quita. Los resultados son mejores que con la aereación modificada y con menos aire.

LA AEREACIÓN EN PUNTA difiere de la aireación normal en que los difusores de aire no están uniformemente espaciados. En su lugar, se colocan más difusores cerca del extremo de entrada de los tanques de aireación que cerca de la salida. La teoría pretende qué la demanda de oxígeno es mayor cerca de la entrada y, por tanto, la eficiencia del tratamiento debe mejorar si se suministra allí más aire. Sin embargo, los resultados dependen del grado de mezclado longitudinal, proporción del retorno de lodo y las características de la materia recirculada, por ejemplo, el contenido de aire del lodo o del licor mezclado.

EN LA AEREACIÓN POR PASOS O FASES se añaden las aguas negras en cuatro o más sitios del tanque de aireación. Cada incremento reacciona con el lodo que ya se encuentra en el tanque. Por consiguiente, los requisitos de aire casi son uniformes en todo el tanque. La aereación por mezcla completa obtiene mejores resultados dispersando el influente del agua de desecho tan uniformemente como sea posible, a lo largo de la longitud total del tanque de aereación, de manera que se produzca una demanda uniforme de oxígeno a todo lo largo. La aereación extendida es similar, pero el agua de desecho se aérea por 24 h en vez de las 6 a 8 h convencionales.

El proceso Kraus agrega a las aguas negras una mezcla aereada de lodo activado y materia de los tanques digestores de Lodos. El proceso de biosorción mezcla agua negra con lodo preaereado en un tanque separado. El proceso de bioactivación usa sedimentación primaria, un filtro rociador y una corta sedimentación secundaria, agregando después lodo activado, y pasa la mezcla a tanques de aereación y sedimentación.

Se han obtenido excelentes resultados sustituyendo oxígeno por aire en el proceso de Lodos activados; para el eficiente uso del oxígeno, pueden cubrirse los tanques de aereación; el oxígeno se hace recircular en varios pasos, entrando a la primera etapa del proceso y de ahí a través del tanque de oxigenación con el agua de desecho en tratamiento. La presión bajo la cubierta del tanque es cercana a la atmosférica y suficiente para mantener el control y evitar el retromezclado de los siguientes pasos. En cada paso puede lograrse la mezcla con aereadores superficiales o un aspersor rotatorio sumergido: el oxígeno puro permite el uso de tanques más pequeños y el tiempo de oxigenación puede ser de 1 1/2 a 2 h en lugar del convencional de 6 a 8 h. El lodo activado producido se sedimenta, con menos dificultad y es más fácil de drenar que el de los procesos convencionales.

Las plantas de lodo activado deben controlarse bien para obtener un funcionamiento óptimo. Esto requiere una frecuente revisión del contenido de lodo del licor mezclado. En general se limitan los sólidos de 1 500 a 2 500 ppm (mg por litro) en plantas con difusión de aire y unas mil ppm, cuando se use la agitación mecánica. Las características de asentamiento del lodo se indican por el índice de Mohlman:

índice de Mohlman = Volumen de lodo asentado en 30 min %
Volumen de sólidos en suspensión %

Un lodo con buen asentamiento tiene un índice debajo de 100. Otra medida es el índice de densidad del lodo que es igual a 100 dividido entre el índice de Mohlman. Puede mantenerse el control operacional, manteniendo constante la concentración de licor mezclado-sólidos en suspensión (MLSS), o los volátiles-sólidos en suspensión (MLVSS), manteniendo una relación constante entre los alimentos y los microorganismos (F:M), o un promedio constante de tiempo de residencia en la celda (MCRT) en el licor mezclado. Esta última alternativa puede ser la más sencilla, porque sólo es necesario medir la concentración de los sólidos en suspensión en el tanque de aireación, y en el lodo activado del líquido de desecho.

La edad del lodo constituye otro factor importante. Representa el tiempo promedio en que una partícula de los sólidos en suspensión permanece sometida a la aireación. La edad del lodo se mide por la relación entre el peso seco del lodo en el tanque de aereación en libras y la carga de sólidos en suspensión, en libras por día, de las aguas de desecho que entran. En una planta bien operada de lodo activado, la edad del lodo es de tres a cinco días. Pero puede ser de solamente 0.3 días con proceso modificado que trabaje bien.

La tubería maestra de aire encima de los tanques de aereación suministra el aire a los difusores de los canales adyacentes, dentro de los cuales fluyen la mezcla de lodo activado y el efluente del tanque de sedimentación.

Plantas de Tratamientos

Aplicacion de efluentes sobre el terreno para su depuracion y aprovechamiento agrario (Filtros Verdes)

Tratamientos de depuracion que implican reutilizacion

Los tratamientos de depuracion de agua se pueden diferenciar segun su finalidad, uno es el acondicionamiento de estas aguas para su vertido a un medio receptor o para su aprovechamiento agrario o industrial. Estos tratamientos necesitan, en la mayoria de los casos, un tratamiento previo seguido de uno primario ya que utiliza el poder depurador del suelo. Los tratamientos de este tipo son la infiltracion en acuiferos cuya finalidad es la recarga artificial de los mismos.

Aplicacion de efluentes sobre el terreno para su depuracion y aprovechamiento agrario (Filtros Verdes)

El esparcimiento de las aguas residuales urbanas sobre el terreno con fines agricolas es el metodo mas antiguo conocido para la depuracion, el cual se entendia como aprovechamiento agrario. La aplicacion de dichos efluentes en el terreno tiene varios objetivos, la primera persigue la depuracion del agua residual con el menor costo economico e incluso con beneficios.

La aplicacion de de las aguas residuales sobre el terreno recibe el nombre de filtro verde. Cuando el objetivo es un aprovechamiento del poder fertilizante del agua residual bruta recibe el nombre de aprovechamiento agrario.
La diferencia entre ambos sistemas esta fundamentalmente en el control sanitario que se ejerce sobre la zona de vertido.

Caracteristicas generales de aplicación:

En los mecanismo de depuracion de las aguas residuales mediante filtro verde intervienen fundamentalmente dos sistemas:
El suelo y la planta.
La composicion y carga del agua residual incide de manera decisiva sobre el sistema suelo-planta asi como los riesgos sanitarios que implica. La aplicacion practica de este metodo de depuracion se puede hacer de dos maneras, mediante riego de cultivos o mediante escorrentia sobre cubierta vegetal. En ambos casos y segun la region climatica, es necesaria una regulacion de caudal ya sea estacional o diario para lo cual es necesaria la construccion de un embalse de regulacion el cual ademas hace las veces de un lagunaje previo.Con lo cual se consigue una depuracion mas o menos elevada antes del vertido sobre el terreno.

Por lo tanto los principales aspectos a estudiar son los siguientes:

Caracteristicas del suelo:

Ø El suelo actua como elemento depurador y como soporte de las plantas para que estas funciones se realicen con normalidad debera poseer una permeabilidad moderada aunque bien drenado sin tendencia a ser cenagoso.
Ø La textura suelo sera franco-arenosa, franca o arcillosa-arenosa.
Ø La profunidad del suelo debe ser uniforme y nunca inferior a 0,3 metros siendo la idonea del orden de 1,5 metros.
Ø La pendiente del terreno debera ser menor o igual al 10 por 100 no sobrepasando nunca el 15 por 100.
Ø A la hora de elegir el area de vertido se debera hacer un estudio sobre el nivel freatico y el acuifero siendo la profundidad de este siempre mayor o igual a 1,6 metro. Y en el caso que sea inferior a 3 metros sera aconsejable hacer un contro periodico del mismo.

Caracteristicas del efluente:

Ø Debe de reunir las siguientes condiciones:
Ø Ausencia de elementos toxicos.
Ø Biodegradable y asimilable en el suelo.
q Dado que la asimilacion es solo la fijacion de elementos tales como nitrogeno, fosforo, porasio, por la planta durante el crecimientos hay que tener en cuenta aquellos afluentes de elevada carga.
q Pues pueden llegar a contaminar los acuiferos
q La composicion del efluente no debe modificar la estructura del suelo y su capacidad de retencion en el intercambio.
q Pues las materias en suspension pueden llegar a colmatar el suelo y alterar su permeabilidad.
Ø Ausencia de metales pesados.
Ø Ausencia de compuestos organicos tales como detergentes, antibioticos, compuestos aromaticos y pesticidas.

Climatologia:

Ø La climatologia influye de manera decisiva en el periodo vegetativo de la planta.
Ø Cuanto mayor sea este mayor sera la cantidad anual de nutrientes y micronutrientes exportada por la planta.
Ø Por otra parte un regimen pluviometrico intenso puede encharcar la zona de vertido siendo esto perjudicial para la planta por lo que el filtro verde puede dejar de funcionar.
Ø Un problema se presenta en coincidir a oferta y demanda de aguas residuales y las necesidades de agua.

Especies vegetales:

Ø Desde el punto de vista biologico se puede cultivar en el area cualquier planta que soporte la climatologia de la zona.
Ø Sin embargo buscaremos:
Ø Resistencia a la climatologia y enfermedades.
Ø Resistencia a la accion del agua residual con especial atencon a los parametros de DQO y pH.
Ø Que no implique un riesgo sanitario la posterior comercializacion del cultivo.
Ø Que sea de entretenimiento simple y crecimiento rapido.
Ø Que este acogida a un plan de promocion sea comarcal o nacional.

(En España se suele utilizar el Alamo que es una planta rustica de crecimiento rapido acogida por la ley de fomento de la produccion forestal 5/1997)
(Por otra parte la produccion de madera mediante filtro verde es la mas segura en cuanto a riesgos sanitarios y explotacion)

Zona de ubicación:

Ø Aspecto psicologico del vertido cerca de cauces, y que por su poco caudal y longitud no favoren la autodepuracion.
Ø No debe estar cerca de viviendas, estanques deagua, captaciones de agua potable, piscifactorias.
Ø Aun asi los factores de eleccion de una zona son los siguientes: Longitud del colector, vientos reinantes, precio del terreno, particulares de los terrenos circundantes.

Ambito de aplicación:

Ø Se entiende como soluciones temporales de caracter revesible para poblaciones de hasta 25000 habitantes.
Ø Aunque es una opcion valida cuando tenga una aplicacion rentable con independencia de la instalacion de una planta depuradora.
Ø Esta opcion se considera como no valida cuando el efluente tiene una gran proporcion de sustancias nocivas, los terrenos de la zona no son aptos para su cultivo o regadio, la profundidad de la tierra permeable es inferior a 1 metros, la capa freatica esta a menos de 1,2 metros.

Dimensionamiento y costos:

Ø El dimensionamiento de un instalacion es fundamental para que no existan problemas de encharcamiento o de escasez de agua.
Ø Como minimo se necesitan 5 hectareas por cada 1000 habitantes equivalentes.
Ø En el caso que la contaminacion del agua sea elevada debera habilitarse mas terrenos o incrementar las labores agricolas.

El coste aproximado de la instalacion viene en funcion de los siguientes terminos:

Ø Costo del terreno.
Ø Acondicionamiento del terreno (Nivelacion, desbroce, plantacion, ..)
Ø Longitud y caracteristicas del colector necesario.
Ø Construccion de la estacion elevadora y dique.
Ø Tendido de energia electrica.
Ø Infraestructura necesaria para la distribucion del riego (Tuberias, mangas, arquetas, ..)
Ø Costes de mantenimiento (Mano de obra, productos fitosanitarios, ..)
Ø Beneficios de madera, pastos, ..


Tecnicas de aplicacion:

Ø Riego
Ø Escorrentia sobre pendiente con cubierta vegetal
Ø Infiltracion-percolacion


Se debe hacer una evaluacion apropiada sobre que tipo de sistema o de aplicacion debe ser realizada lo cual exige:

ü Considerar la superficie de tierra adecuada, la necesitad de agua y caracteristicas del agua residual y la necesidad o no de un tratamiento previo.
ü Factores reguladores: Leyes, normativas y criterios de calidad.
ü Factores economicos: Costo del terreno, niveles de tratamiento, transporte y distribucion.
ü Factores tecnicos: Aspectos fisicos tales como el tipo de suelo, formaciones subterraneas y pendiente.

Irrigacion:

v La irrigacion es la descarga controlada de efluente sobre el terreno bien por aspersion o bien por espacimiento sobre el terreno.
v El agua residual sigue tres pasos; se incorpora a la planta; pasa a la atmosfera por evapotranspiracion y se percola e infiltra hacia el subsuelo.
v El metodo de aplicacion depende del tipo de suelo, del cultivo y de la climatologia y topografia.
v El grado de depuracion asciende a un 99 por 100 para los solidos en suspension y la DBO cuando se ha atravesado una capa de suelo de 50 a 100 cm.
v Generalmente este sistema se emplea en suelos bien nivelados para evitar la escorrentia, sin embargo, tambien se pueden utilizar suelos son pendiente siempre y cuando se prevenga la erosion y la escorrentia.

Metodos de riego:

a) Aspersion

1. El efluente es aplicado sobre el terreno en forma de lluvia.
2. El agua es conducida por tuberia de donde sale a presion mediante aspersores.
3. Con este sistema se pueden regar tanto campos de cultivo como masas forestales.

b) Surcos y caballones

1. El efluente se aplica por gravedad y discurre por el surco penetrando en el suelo.
2. La altura de los caballones y la anchura de los surcos esta en funcion del volumen del efluente que añadamos y del tipo de suelo.
3. Tambien se debera controlar el indice de infiltracion.
4. Se deben de acompañar periodos de inmersion de los surcos con periodos de secado para facilitar la oxidacion de la materia organica y la colmatacion de los poros.

c) Inundacion del terreno

1. Este sistema consiste en encharcar una determinada superficie con una determinada altura de efluente.
2. Esta altura esta determinada por el tipo de vegetacion y el tipo de suelo.
3. Para ello la tierra ha de estar nivelada con el fin de mantener una profundidad uniforme.
4. Asi mismo se necesitan epocas de secano para oxidar materia organica.
5. La eleccion de la graminea de cobertura es un aspecto muy importante con el fin de que se prevenga la erosion del suelo y sirvan de soporte a la poblacion microbiana, que es de gran importancia en invierno cuando la hierba crece poco.



Caracteristicas:

v Retener los elementos nutritivos.
v Buen rendimiento en forrage.
v Buen desarrollo de las raices.
v Ciclo vegetativo largo.
v Resistencia elevada a la humedad.
v Adaptacion a climas diversos.


Los elementos que intervienen en el rendimientoson los siguientes:

q Longitud de la parcela y el tiempo que tarda el agua en ir de cabecera a la zona de recogida.
q Es evidente que cuanto mas largos sea el recorrido y el tiempo que el agua corre mejor sera la depuracion.
q Pero esto tiene un limite economico que es la superficie de terreno disponible.



Ventajas e inconvenientes de la escorrentia frente a un tratamiento secundario:

Se admite que la escorrentia en pendiente con cubierta vegetal, como tratamiento secundario es menos costosa en inversiones y en explotacion que los fangos activados.

Las ventajas economicas son las siguientes:

I. Posibilidad con contentarse con un tratamiento primario simplificado o remplazar la decantacion por un tamizado.
II. Ausencia de lodos secundarios. (Economia de costo de decantador secundario y reduccion en el condicionamiento de los lodos)
III. Debil costo de los equipos, limitados a la red de distribucion y a una red de colectores.
IV. Produccion de forraje.

Los inconvenientes como tratamiento secundario son:

I. Perdida de agua que puede ser relativa segun la necesidad de la misma.
II. Necesidad de una superficie de terreno suficiente de pendiente y permeabilidad adecuadas.


Riesgos sanitarios y de malos olores:

· Dependiendo del uso, deben de reunir unas caracteristicas especificas de acuerdo a la legislacion vigente.
· Todas las sustancias insolubles son retenidas.
· Se logra una clarificacion completa del efluente.
· Los organismos se reducen 10 veces, en lechos bacterianos solo de tres a cuatro.
· No se da ninguna reduccion importante de N.
· La DQO solo se reduce 1/3.
· Aumenta el contenido de sales del suelo.





Caracteristicas del vertido:

q El flujo de polucion aportado es inferior al producido por 500 habitantes reales o equivalentes.
q El efluente vertido no aporta al suelo mas de 100gr/dia hidrocarburos, 10 gr/dia compuesto ciclicos hidroxilados o 300 kg/dia sales disueltas.
q El efluente vertido no contiene sustancias inhibidoras de la vida en concentraciones letales.
q El pH del efluente esta comprendido entre 5,5 y 8,5.
q El vertido es efectuado en una zona delimitada por un perimetro de proteccion.

Caracteristicas de los cultivos:






Depuracion mediante inflitracion en acuiferos:

La reutilizacion de las aguas residuales determinan una fuerte depuracion con un elevado costo, pues al infiltrar el agua en el terreno se obtienen una serie de ventajas tales como:

· Almacenamiento de agua.
· Alimentacion y restauracion de los acuiferos.
· Formacion de una barrera hidraulica contra la intrusion de aguas salobres.
· Mejora de la calidad del agua por infiltracion en el suelo.

Cuando lo que se infiltra son aguas residuales, ademas se obtiene una depuracion de las misma por su infiltracion.

El suelo como depurador.
El suelo se ha comprobado como un elemento dinamico con una serie de factores ecologicos que mantienen su dinamismo. Por otro lado se puede aprobechar dicha agua para que aumente el nivel piezometrico de los acuiferos.

Un suelo ideal para la recarga artificial debera tener:

a) Unas tasas de infiltracion y de transmision elevadas.
b) Por debajo de el, un suelo sin arcillas y otras sustancias que reduzcan la infiltracion.
c) Ausencia de archillas que se hinchen o contracten con facilidad pues crean fisuras en seco que permiten circular el agua rapidamente durante las primeras fases de recarga.
d) Suficientes arcillas que permitan la absorcion de los elementos trazas y los ologoelementos y que permitan a los microorganismos del suelo descomponer los elementos organicos.
e) Carbono organico para favorecer una rapida desnitrificacion y para aportar una poblacion microbiana activa combatiente de los germenes patogenos.

Propiedades del suelo relacionadas con su mecanismo depurador:

El agua residual al ser depositada en la superficie de un suelo para su infiltracion sufre una serie de cambios fisicos, quimicos y biologicos que conducen a una depuracion de las misma. Por otra parte el mecanismo receptor es alterado en funcion de las caracteristicas del agua residual vertida. La capacidad depurativa de un suelo depende pues de la naturaleza fisica y quimica del mismo y de la composicion quimica y biologica del agua residual.

Propiedades fisicas:

El suelo desde un punto de vista fisico presenta dos propiedades fundamentales la porosidad y la estructura las cuales determinan la permeabilidad del agua a traves del suelo. La porosidad o mejor aun el tamaño de los poros estan determinados por la textura del suelo.
La existencia de agregados minerales o de materia organica de tipo fibroso aumentan la porosidad del suelo lo cual permite a los horizontes superiores del mismo una mayor difusion del aire provocando una activacion de los mecanismos biologicos.
Ademas de las anteriores propiedades hay que tener en cuenta la transmisibilidad de la capa de la tierra definida como el producto de permeabilidad del tereno.
Por el espesor de la capa freatica en un punto determinado, por ultimo hay que considerar el coeficiente de almacenamiento definido como la altura de la capa de agua inmediatamente liberada por la roca acuifera bajo el efecto de un depresion. Y la altura del abastecimiento correspondiente al nivel piezometrico.
De todas las caracteristicas fisicas descritas se desprende que el suelo actua en primer lugar como filtro reteniendo las particulas solidas asi como un elevada proporcion de sustancias grasas que contiene el agua residual.
La eficacia por tanto de la eliminacion de materias en suspension crece con la distancia recorrida por el agua atraves del suelo.

Propiedades quimicas:

El suelo esta compuesto por una gran variedad de compuestos quimicos los cuales dan lugar a diferncias en la formacion de minerales y rocas.
Estas substancias en contacto con el agua, encontrandose en estado de vapor, se ioniza dando aniones y cationes que forman la base de la nutricion de los vegetales.
Es obvio que este tipo de transformaciones no se logran con la adicion al terreno de un agua residual o industrial.

Por lo tanto las reacciones quimicas que se pueden dar lugar son las siguientes:

· Intercambio cationico, equilibrio entre el contenido de sales de cada fase.
· Intercambio anionico, intercambio entre el ion fosfato en solucion y los inoes retenidos por el complejo absorbente.

· Acidez:
El suelo posee un poder tampon que es una cualidad importante desde el punto de vista depurador.

La acidez en el suelo puede producirse por:
a) Arrastre de sales minerales tanto por precipitaciones como por exceso de vertidos.
b) Extraccion serlectiva de ciertos cationes por las cosechas.
c) Oxidacion de los sulfuros de hierro.

· Salinidad:
Se reduce el poder de infiltracion, ya que actuan mediante la presion osmotica frenando la absorcion tanto del agua como de otros iones presentes en el suelo.

· Metales pesados:
Los suelos ven aumentado su contenido en metales pesados al ser vertiido sobre ellos aguas residuales o lodos procedentes de estaciones depuradoras.
Los mecanismos de retencion de metales por el suelo son principalmente: la precipitacion, acumulacion de superficie, oclusion en otros precipitados, incorporacion a los biosistemas.
La materia organica se ha comprobado que ejerce un papel muy importante en la disponibilidad de estos metales, pues influye en la absorcion y en la formacion de complejos metalicos.
Se ha visto que los acidos humicos y los fulvicos son los mayores responsables de la inmovilizacion de los metales por la materia organica.

· Biologicas:
Las propiedades biologicas del suelo relacionadas con su sistema depurador, estan basadas en la existencia de una variada gama de microorganismos.

Entre las actuaciones de los microorganismos tenemos:
a) Descomposicion de los residuos organicos.
b) Formacion de humus.
c) Formacion de nutrientes a partir de productos inorganicos solubles.
d) Fijacion de nitrogeno.
e) Transformacion de elementos inorganicos basicos.

El humus aumenta el poder depurador del suelo pues facilita la solubilizacion del material mineral insoluble a la vez que mejora las caracteristicas fisicas del soporte y disminuye la toxicidad de ciertos agentes contaminantes.



Infiltracion en acuiferos:

Con este metodo se persigue por un lado la depuracion de aguas residuales que previamente se haya llevado a cabo un tratamiento cuya intensidad va en funcion de los usos que se va a dar al efluente.
Los fines son principalmente evitar la intrusion marina en la zona litoral y por otro lado almacenar y restaurar el acuifero de forma que en epocas de escasez se pueda haer uso de esta agua.
En funcion de las caracteristicas geologicas e hidrogeologicas se puede recurrir a la inyeccion directao la infiltracion.
La inyeccion directa mejora la calidad de las aguas pero se necesita una adecuda distancia entre el punto de inyeccion y el de recuperacion.
Por otra parte la infiltracion permite una depuracion en gran parte debida a la intensa actividad bacteriana en la capa superficial.
Los suelos adecuados para esta tecnica deben ser bastante permeables y se requiren suelos arenosos con una capacidad de infiltracion que oscile entre los 10-60 cm por dia.
Asi pues la tectura no debe ser muy gruesa para facilitar las reacciones quimicas y biologicas entre el suelo y el efluente.
Aun cuando el suelo debe de tener un cierto espesor con el fin de que su poder depurador sea maximo y sin una capa impermeable que obstaculice la percolacion.
Hay que tener tambien en cuenta el metodo con las condiciones climaticas, asi en epoca de lluvias o cuando estas sean muy intensas habra que disminuir el volumen de agua residual a infiltrar al igual que en epocas de fuertes heladas o de formacion de hielo.
Los niveles de depuracion de las aguas residuales que se alcanzan por este metodo son bastante elevadas pero hay que llevar un control, mediante el analisis periodico de las aguas infiltradas tanto en el nivel freatico como en el acuifero.

Los porcentajes de depuracion pueden llegar a ser los siguientes:

1) Solidos en suspension, depuracion casi total.
2) Coliformes fecales, del 70 al 95 por 100 de depuracion.
3) DBO, del 85 al 98 por 100 de depuracion.
4) Detergentes, alrededor del 90 por 100 de depuracion.
5) Nitrogeno, del 30 al 80 por 100 de depuracion.

Entre los diferentes dispositivos de infiltracion tenemos:

a) Estanques de infiltracion.

Pueden tener un origen natural o antiguas canteras.
El estanque asi formado recibe una cantidad de agua residual que bajo el efecto de la carga hidraulica va penetrando en el suelo.

Para la recuperacion de esta agua infiltrada tenemos tres metodos:
· Los pozos de bombeo clasicos.
· Colectores colocados en el mismo acuifero.
· Las fuentes naturales.

b) Fosas, canales y zanjas.

Los canales se caracterizan por tener una profundidad muy superior al resto de sus dimensiones, son muy adecuados para la infiltracion de aguas residuales.

c) Lechos de rios acondicionados.

Se pretende aumentar artificialmente la infiltracion natural de las aguas de los rios en los terrenos de aluviones subyacentes.

Distintos tipos de acondicionamiento de lechos:
· Habilitacion por excavacion de un lecho minero deshuso.
· Esparcimiento de las crecidas.
· Construccion de pequelos diques en contra de la corriente.

d) Derrame subterraneo mediante red de tubos.

e) Pozos filtrantes.


Para evitar la colmatacion se aconseja que los periodos de infiltracion se alternen con los periodos de descanso o de secado para airear el suelo y eliminar los depositos producidos por las particulas en suspension.

Diseño de un sistema de tratamiento de residuos industriales líquidos (RILES)

Objetivo generalDefinir un sistema de tratamiento de RILES a nivel de ingeniería básica con especificaciones técnicas y estimación de costos de inversión y ejecución.
Resumen
El agua es una sustancia fundamental en muchos procesos industriales, donde se emplea como materia prima del proceso, medio de transporte, disolvente, transmisión de calor entre otros. Sin embargo, su uso indiscriminado ha significado una disminución de su disponibilidad encareciendo los procesos de obtención agua exenta de contaminación. Este problema es aún mayor a causa que los residuos industriales tardan años en ser absorbidos por la naturaleza debido a la alta concentración de desechos en estas aguas.Las plantas de fabricación de nitrocelulosa, éter y pólvora del Complejo Químico Industrial del Ejército (CQIE) generan una determinada cantidad de Residuos Industriales Líquidos (RIL) como consecuencia no deseada de su proceso. Análisis de laboratorio de estos Riles han establecido que algunos se encuentran excedidos del límite estipulado por la normativa chilena por tanto se hace necesario establecer un sistema de tratamiento que permita neutralizar y reducir eficazmente la concentración de contaminantes.Se quiere definir un sistema de tratamiento de residuos industriales líquidos (Riles) a nivel de ingeniería básica con especificaciones técnicas y estimación de costos de inversión y operación. Para lograr este objetivo general se definen los siguientes objetivos específicos: Identificar los puntos de origen de las aguas contaminadas del CQIE, caracterizar los Riles, estudiar alternativas técnico económicas factibles de tratamiento y desarrollar la ingeniería básica del sistema desarrollado.En primer término, se identifica las fuentes contaminantes y se estudia la factibilidad de reducción, recuperación o de recirculación para minimizar la emisión de Riles.
Se analiza los residuos líquidos en un laboratorio autorizado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS). Se selecciona una metodología que permita dar solución técnica y factible para dar cumplimiento a la normativa vigente.Un estudio de laboratorio permitió definir los procedimientos para neutralizar y reducir la concentración de contaminantes. A partir de estos métodos se diseñó un Sistema de tratamiento de Riles con etapas de neutralización, floculación, sedimentación y filtración.Con el sistema de Tratamiento seleccionado se logra que el efluente tratado cumpla con los límites fijados por la normativa nacional y con una evaluación económica que permite su implementación y operación.Una vez definidos los métodos de depuración en laboratorio, se diseñó un sistema de tratamiento de RILES, con etapas de neutralización, floculación, sedimentación y filtración.
a. Tratamiento aguas ácidas.

b. Tratamiento aguas con Sedimentos

Con lo anterior se logra que el efluente tratado cumpla con los límites fijados por la Norma nacional. Asimismo se entrega una evaluación económica de implementación y de operación del sistema de tratamiento