lunes, 9 de abril de 2012

TALLER DE NIVELACIÓN FUNDAMENTOS Y MANEJO DE UNA PTAR DE LODOS ACTIVADOS POR AIREACIÓN EXTENDIDA


  1. FUNDAMENTOS



         El principio básico consiste en que las aguas residuales se pongan en contacto con una población microbiana mixta, en forma de suspensión floculenta, en un sistema aireado y agitado.

         La materia en suspensión y la coloidal se eliminan rápidamente de las aguas residuales por adsorción y aglomeración en los flóculos microbianos. Esta materia y los nutrientes disueltos se descomponen luego más lentamente por metabolismo microbiano, proceso conocido como “estabilización”.

         En este proceso, parte del material nutriente se oxida a sustancias  simples como el anhídrido carbónico, en un proceso denominado “mineralización”, y parte  se convierte en una materia nueva celular microbiana, llamada “asimilación”

         Parte de la masa microbiana se descompone también de la misma manera, un proceso llamado “respiración endógena”.  El proceso oxidativo suministra la energía necesaria para la operación de los procesos de adsorción y asimilación.

         Una vez que se alcanza  el grado de tratamiento que se desea, la masa microbiana floculenta conocida como el “lodo”, se separa del agua residual por asentamiento, por lo general, en recipiente separado, especialmente. La etapa de separación se conoce como “clarificación”, “asentamiento” o sedimentación”.

         La mayor parte del lodo asentado en la etapa de  separación se regresa a la etapa de aireación para mantener la concentración de los lodos en el tanque de aeración al nivel necesario para un tratamiento efectivo y para que actúe como un inoculo microbiano.

         El proceso de desarrollo de los lodos se puede acelerar por una siembra con una población microbiana, como los lodos procedentes de otro proceso, tierras, o en el caso de un desecho industrial que contenga nutrientes, un cultivo especialmente desarrollado en el laboratorio o una planta piloto.

         En la etapa de aeración, cuando la mayoría de los nutrientes ya se removió, el nivel nutritivo de los microorganismos está cerca de la inanición

         El balance de nutrientes se cita por lo general en relación con el contenido de materiales carbonáceos fácilmente degradables, expresado como DBO, y para una operación convencional, el balance de nutrientes de 0,03 a 0,06 Kg de nitrógeno por Kg de DBO y de 0,07 a 0,01 Kg  de fósforo (como fosfato) por Kg de DBO.





  1. LODOS ACTIVADOS POR AIREACIÓN EXTENDIDA



         Los niveles de carga de lodos son muy bajos.

         Entre 0,03 y 0,1 Kg de DBO/Kg de sólidos de lodos por día

         La carga volumétrica de la planta es alrededor de 0,25 Kg de DBO/m3 -d

         El largo tiempo de residencia de los lodos y la baja carga de éstos implican  una baja actividad de los lodos.

         De manera que lo lodos están muy dentro de la fase de respiración endógena, donde la descomposición de los lodos excede el crecimiento de los mismos.

         El tiempo de residencia de los lodos es muy prolongado, hasta 24 días.

         En especial si se usan  tiempos largos de retención , de uno o dos días, para producir una reducción del 95% en la DBO licor madre.

         La producción de lodos puede ser tan baja como de 0,2 a 0,3 Kg de sólidos por Kg de DBO eliminada

         Como el proceso implica la digestión aeróbica de losa sólidos de los lodos, el requerimiento de oxígeno es casi 1,25 veces mayor que la DBO aplicada

         Una mayor reserva reguladora de oxígeno disuelto  en la etapa de aeración, para hacerle frente a las oscilaciones de la carga.

         Los tiempos de detención en aireación prolongada son del orden de 24 h. pautas empíricas son: Concentraciones de MLSS de 3.000 a 6.000 mg/L y bajas cargas de DBO5, inferiores a 0,24 Kg/m3-d, de capacidad de aireación.

         Problemas clásicos son el apelmazamiento del lodo, que conduce a pérdida de la población microbiana total, pH bajo debido a nitrificación y concentraciones elevadas de sólidos en suspensión en el efluente.







3.  PARÁMETROS DE OPERACIÓN



 CONCENTRACIÓN DE LOS LODOS: Es la concentración de lodos en suspensión, conocida como sólidos suspendidos en el licor mezclado o SSLM Sin embargo , algunos de los sólidos en suspensión pueden ser inorgánicos, y un parámetro más usual es el contenido del material combustible presente, conocido como “sólidos volátiles suspendidos” o SVS como una indicación de la concentración microbiana.



       La concentración de los lodos en la etapa de aireación se expresa entonces  como “sólidos volátiles suspendidos en el licor mezclado” o SVSLM. Esto indicará la cantidad de materia orgánica presente, pero no establece distinción entre el material bioquímicamente activo y el material inerte presente en los lodos. Los valores más altos de SVSLM están limitados por la capacidad de la etapa de sedimentación, pero son valores típicos de operación de 2 a 3 Kg de sólidos de los lodos por m3  (peso seco).



TIEMPO DE RESIDENCIA DE LOS LODOS (TRL): Se define como la cantidad total de sólidos en los lodos del sistema, dividida por la tasa de pérdida de sólidos en los lodos del sistema. Este debe tener estrictamente en cuenta los sólidos en los lodos de alimentación, en la etapa de separación y en la tubería asociada así como en la etapa de aireación, y la tasa de pérdida debe incluir los sólidos en los lodos arrastrados por el efluente tratado, así como los que se encuentran  en la corriente de lodos de desecho. En tal caso, el tiempo de residencia de los lodos, ts  está dado por :                                  

  ts= (Va * X)/(Qw * Xw)


donde Va es el volumen de líquido en la etapa de aeración (m3), X los SVSLM (g/m3 ), Qw la tasa de desecho de los lodos (m3/día) y Xw los SVS en la corriente de lodos de desecho (g/m3 ), de manera que ts se expresa en días. Si se supone constante la proporción de células microbianas en los SVS, se puede hacer entonces referencia al TRL como el “tiempo medio de residencia de las células” o “edad de los lodos”. Un TRL bajo implica una alta tasa de crecimiento de lodos, lo que implica también una alta actividad. Por tanto, se puede considerar el significado del TRL como un parámetro operacional que permite controlar la actividad de los lodos.





 NIVEL DE CARGA DE LA PLANTA: El más significativo de estos parámetros es el “factor de carga de lodos” o “relación de alimento a microorganismos” (Relación A/M), donde la carga orgánica está relacionada con la cantidad de lodos en la etapa de aeración. Esto se puede considerar como la energía del sistema disponible para los microorganismos en los lodos, y, por tanto, intervendrá en la determinación de la actividad de los lodos. Si el influente en la etapa de aireación tiene una DBO de So (g/m3) y una tasa de flujo de Qi (m3/día), la tasa de carga de nutrientes orgánicos es So.Qi g/día y el factor de carga de los lodos, fm, está dada por:

fm = (So * Qi)/(Va * X) (gDBO/g de sólidos en lodos - día)



     El término “relación de alimento a microorganismos” se usa también algunas veces para describir la tasa de remoción de nutrientes por masa unitaria de sólidos de lodos. Para distinguir entre los dos usos, se le conocerá como un “factor de carga de proceso”, fw dado por: fw = Qi(So – Se)/Va.X (g DBO/ g de sólidos en los lodos-día), Se es la concentración residual de nutrientes en el efluente del sistema.



TIEMPO DE RETENCIÓN: El tiempo de retención, tr, es el tiempo promedio empleado por el líquido en la etapa de aireación y es, por  tanto, el tiempo de contacto entre los lodos y las aguas residuales.  Entonces tr = Va/Qi.  Al tiempo de retención también se le llama también “período de  aeración” y “tiempo de retención”.

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