5. Lodos Activados y biomasa Soportada (Presentación).pdf

SEGUNDO BIMESTRE : ING.MARCELO CABRERA LODOS ACTIVADOS Un sistema de lodos activados es un proceso de purificación de agua basado en el uso de microorganismos (especialmente bacterias heterótrofas facultativas) que crecen en aguas residuales, convirtiendo la materia or...

SEGUNDO BIMESTRE : ING.MARCELO CABRERA LODOS ACTIVADOS Un sistema de lodos activados es un proceso de purificación de agua basado en el uso de microorganismos (especialmente bacterias heterótrofas facultativas) que crecen en aguas residuales, convirtiendo la materia orgánica disuelta en productos más simples como nuevas bacterias, dióxido de carbono y agua. Este es un tratamiento secundario o biológico en una planta de tratamiento de agua (WTP) y se usa más comúnmente tanto en aplicaciones municipales como industriales.  En que consiste el tratamiento de lodos suspendidos El objetivo de los lodos activados es eliminar toda la materia orgánica disuelta después del tratamiento primario. Esto significa que se utiliza para eliminar bacterias poniéndolas en estrecho contacto con el aire y el barro. Utilizando bacterias que consumen materia orgánica para alimentarse y la convierten en dióxido de carbono, agua y energía, al proceso de tratamiento secundario le sigue la "sedimentación secundaria", que elimina el exceso de sólidos en suspensión. De muchas variables como la carga orgánica, la temperatura o la presencia de sustancias tóxicas. Fuente de aireación: Permite la aireación y transferencia de oxígeno al sistema. Puede ser un difusor, ventilación mecánica o un ventilador de oxígeno puro.  Sistema de Separación de Sólidos (Tanque de Decantación): Se utiliza para separar los sólidos biológicos del agua tratada. Sistema de tuberías y bomba: Hace circular sólidos biológicos (microorganismos y sólidos inertes) desde el lodo hasta el reactor biológico. Este proceso también se conoce como "reciclado de lodos activados". Tubería de descarga: se vierte el exceso de lodos biológicos del sistema. Este proceso también se llama "limpieza con barro". Video  Condiciones de operación Las condiciones de operación del tratamiento de lodos activados son cruciales para asegurar la eficiencia del proceso y la calidad de las aguas residuales tratadas. Las principales condiciones operativas que se monitorearán y controlarán se describen a continuación: 1. Oxígeno disuelto (OD) 2. Tiempo de retención hidráulica (HRT) 3. Tiempo de retención de celda (CRT) 4. Contenido de sólidos suspendidos volátiles (VSS) 5. Relación F/M (alimentos/microorganismos).  6. pH Rango Óptimo 7. Temperatura 8. Nutrientes (Nitrógeno y Fósforo) 9. Sólidos Suspendidos Totales (SST) 10. Control de Espumas y Materiales Flotantes Medidas 11. Recirculación y Extracción de Lodos Frecuencia y Cantidad El control y monitoreo de estas condiciones de operación son fundamentales para mantener la eficiencia del proceso de lodos activados y garantizar la calidad del efluente tratado. La gestión adecuada de estos parámetros permite una operación estable y efectiva del sistema, cumpliendo con las normativas ambientales y operativas. Restricciones para la operación Restricciones de diseño Capacidad del sistema: El diseño debe ser adecuado para manejar el caudal y la carga orgánica máxima esperada. Un sistema pequeño puede causar sobrecarga y un tratamiento ineficaz. Tamaño del tanque de aireación y tratamiento: Los tanques deben tener el tamaño suficiente para permitir un tiempo de retención y separación de sólidos adecuados. El tiempo de retención hidráulica (HRT) y el tiempo de retención celular (CRT) son parámetros importantes. Suministro de oxígeno: el sistema de aire debe poder producir suficiente oxígeno para mantener las condiciones aeróbicas. La falta de oxígeno puede provocar el desarrollo de condiciones anaeróbicas y una disminución de la eficiencia del proceso. Restricciones de uso Concentración de lodos: Es muy importante mantener una concentración óptima de lodos en el tanque de aire. Esto se controla reciclando y eliminando el exceso de lodos. Carga orgánica: El sistema debe operar dentro de los límites de la carga orgánica (DBO5/DQO) para la que está diseñado. Las cargas adicionales pueden exceder la capacidad de procesamiento de los microorganismos. Gestión de parámetros operativos: parámetros como pH, temperatura, contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo) y oxígeno disuelto deben estar dentro de límites óptimos para la actividad microbiana. Limitaciones de mantenimiento Mantenimiento del equipo: los aireadores, las bombas de circulación y otros componentes mecánicos deben recibir mantenimiento con regularidad para garantizar un funcionamiento eficiente y evitar fallos de funcionamiento.  Manejo de espumas y materiales suspendidos: la formación de espumas puede obstruir un sistema. Se deben tomar medidas para controlar esto. Gestión del exceso de lodos: Para evitar problemas ambientales y cumplir con las regulaciones, los lodos extraídos deben tratarse y eliminarse adecuadamente. Restricciones ambientales y regulatorias Normas de calidad para el tratamiento del agua: Las aguas residuales tratadas deben cumplir con las normas de calidad establecidas por las autoridades ambientales. Esto incluye límites para DBO5, DQO, sólidos suspendidos, nutrientes y patógenos. Condiciones climáticas: las condiciones ambientales, como la temperatura, pueden afectar la actividad microbiana y la eficacia del tratamiento. Es necesario ajustar la operación según los cambios estacionales. Lucha contra los contaminantes inhibidores: la presencia de sustancias tóxicas o inhibidoras en las aguas residuales puede afectar negativamente a la actividad de los microorganismos. Estos contaminantes deben ser monitoreados y controlados. Impactos ambientales: la gestión del sistema debe considerar los impactos ambientales, incluidos los olores, el ruido y la gestión de subproductos. El funcionamiento de un sistema de tratamiento de lodos activados requiere una gestión cuidadosa y una gestión continua de varios factores. Se deben considerar las restricciones regulatorias, de diseño, operación y mantenimiento para garantizar una operación eficiente y el cumplimiento ambiental. La adaptabilidad y el seguimiento continuo son necesarios para afrontar los desafíos y mantener la eficacia del tratamiento.  Ejemplo Un ejemplo de planta de tratamiento de agua mediante el proceso de lodos activados en Ecuador es la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) La Toma ubicada en la ciudad de Quito. Esta instalación trata las aguas residuales generadas en la ciudad mediante un proceso de lodos activados antes de liberarlas al medio ambiente. El proceso de lodos activados utiliza microorganismos aeróbicos para eliminar las impurezas de las aguas residuales, lo que da como resultado un lodo que luego se separa del agua tratada. La planta potabilizadora La Toma es una de las plantas potabilizadoras más importantes del Ecuador y juega un papel clave en la protección del medio ambiente y la salud pública de la ciudad de Quito. BIOMASA SOPORTADA Biomasa soportada es un término utilizado en biotecnología y tratamiento de agua para describir microorganismos que se adhieren a un material o sustrato de soporte en lugar de flotar libremente en un medio líquido. Este enfoque tiene varias aplicaciones, particularmente en sistemas de tratamiento de agua, biorreactores y procesos de fermentación.  Condiciones de operación Selección de biocombustible: Antes de utilizar un sistema de biomasa, es importante seleccionar un biocombustible adecuado que incluya la calidad, disponibilidad y características del material de biomasa a utilizar. Los biocombustibles pueden ser pellets de madera, virutas, cáscaras de frutas, etc. La elección del biocombustible afecta directamente a la eficiencia de la combustión y la producción de calor. Almacenamiento y suministro: con suficiente almacenamiento de biomasa, el sistema garantiza un suministro continuo y evita interrupciones. El almacenamiento debe proteger la biomasa de la humedad, la descomposición y la contaminación. El volumen debe ser suficiente para cubrir el consumo de al menos dos personas una semana.El pretratamiento de la biomasa también es importante para evitar problemas de transporte y combustión. Caldera Saka: Las calderas son el corazón del sistema de biomasa y deben elegirse en función de las necesidades de calefacción o producción de energía. La medición correcta de las salas de calderas es esencial para un funcionamiento eficiente y seguro.  Se deben cumplir los requisitos de seguridad, ventilación adecuada y sistemas de manipulación de humos. Se deben cumplir los requisitos de seguridad, ventilación adecuada y sistemas de manipulación de humos. Operación y Mantenimiento: La programación del suministro de biomasa debe ser estricta para evitar interrupciones. La implementación de una instalación requiere ajustes y pruebas para optimizar el rendimiento. La supervisión del trabajo y el mantenimiento regular son necesarios para mantener la eficiencia y prevenir problemas y condiciones de uso incluyen la elección de los biocombustibles, el almacenamiento adecuado, las dimensiones de la caldera y el mantenimiento continuo.  Restricciones para la operación El funcionamiento de un sistema de procesamiento de biomasa compatible es esencial para lograr eficiencia y eficacia. Operación intermitente: los sistemas de procesamiento de biomasa pueden funcionar de manera intermitente debido a procesos de producción y procedimientos de limpieza intermitentes. La fluctuación de la carga durante el día o la semana es característica de cambios en los procesos productivos y de la existencia de diferentes campañas. La operación intermedia puede afectar la eficiencia del sistema y debe tenerse en cuenta al diseñar y utilizar el sistema. Nutrientes: La falta o el exceso de nutrientes como nitrógeno y fósforo es una consideración importante en el diseño y operación de un sistema de tratamiento. Estos nutrientes son importantes para el crecimiento de la biomasa y su capacidad para descomponer los contaminantes del agua.  Variación de carga: La variación de carga orgánica y la naturaleza de las emisiones pueden afectar el rendimiento del sistema. Es importante considerar cambios en los productos manufacturados, procesos de producción y métodos de trabajo. La biomasa soportada debe poder adaptarse a estas fluctuaciones y mantener su eficiencia. Espacio limitado: Este es un sistema donde el espacio disponible es limitado, al igual que con las instalaciones de pretratamiento, se deben diseñar sistemas compactos para aprovechar al máximo el espacio disponible. La tecnología del Reactor Biológico de Lecho Móvil (MBBR) es una solución innovadora que permite absorber grandes cargas orgánicas en un espacio más pequeño y es más resistente a las fluctuaciones de carga. El funcionamiento del sistema de biomasa soportado debe tener en cuenta los cambios de carga, nutrientes, funcionamiento intermitente y optimización del espacio libre.  Ejemplo En Ecuador, un ejemplo notable de un sistema de tratamiento de agua que utiliza biomasa subsidiada es la planta potabilizadora de Quitumbe, ubicada en el sur de Quito. Este sistema utiliza un proceso conocido como biopelícula o biomasa soportada, donde los microorganismos crecen sobre una superficie o sustrato sólido para formar una biopelícula que descompone los contaminantes en las aguas residuales. El sistema de biomasa apoyado por la planta de Quitumbe es innovador porque mejora la eficiencia del tratamiento de aguas residuales al permitir una mayor concentración de microorganismos en un espacio más pequeño, lo que optimiza la descomposición de la materia orgánica y otros contaminantes. Esto es particularmente útil en áreas urbanas densamente pobladas como Quito, donde la demanda de tratamiento de aguas residuales es significativa. Bibliografía Big. (2024). Big. Tratamiento de Biomasa Soportada.Consultado de: https://bing.com/search?q=condiciones+de+operacion+de+sistema+de+tratamiento+de+biomasa+soportada iagua. (2024). iagua.Qué es un sistema de Lodos Activados?.Consultado de : https://www.iagua.es/respuestas/que-es-sistema-lodos-activados Mapcarta. (2024). Mapcarta. Planta de tratamiento de Agua Potable Loma Quito. Consultado de : https://mapcarta.com/es/W388095548#google_vignette Quiminet. (2024). Qiminet. Importancia de la Biomasa en las plantas de tratamiento de agua residuales. Consultado de : https://www.quiminet.com/articulos/importancia-de-la-biomasa-en-las-plantas-de- tratamiento-de-aguas-residuales-2644437.htm Youtube. (2024). Youtube.Tratamiento de Aguas por Método de Lodos Activados. Consultado de : https://www.youtube.com/watch?v=ckrAZ52sIUw