Operación de plantas de tratamiento de aguas

tratamiento de aguas

El objetivo de una planta de tratamiento de aguas residuales es la obtención de un agua con determinada calidad para un uso determinado como consumo, reúso industrial, riego, etc.

Cada fin requiere de un diseño de PTAR específico para satisfacer los requerimientos, pero si esta es mal manejada a lo largo del tiempo, la calidad de agua obtenida será menor. Aquí yace la importancia de la operación y contar con un personal capacitado.

Seguridad en la operación y mantenimiento

El personal debe saber a lo que está expuesto conociéndose así los riesgos potenciales y cómo mitigarlos en caso ocurra. Además, el personal debe conocer el proceso para que al momento de la toma de decisiones ya sea modificar una válvula, apagar una máquina, entre otros; este tenga el suficiente criterio para no cometer algo indebido.

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Los equipos de protección personal (EPP) como las gafas de seguridad, overol, guantes, botas de seguridad, entre otros; protegen al personal frente a un riesgo expuesto evitando daños en la salud.

Sabemos que las aguas residuales otorgan una vía de transmisión de muchas enfermedades, incluso el COVID-19. Por tal motivo, también se tienen que conocer los riesgos microbiológicos a lo que uno está expuesto. Vale recordar que no es necesario ingerir por la boca el agua residual para que uno se pueda contagiar, sino que también a través de las vías respiratorias incluso la piel.

Por tal motivo, cada PTAR debe contar con las suficientes medidas higiénicas como:

  • Disponibilidad de agua limpia, jabón y toalla.
  • Contar con un botiquín.
  • Los cortes deben desinfectarse inmediatamente.
  • Al realizar mantenimientos eléctricos, el personal debe estar seco.

Mantenimiento del sistema de tratamiento de aguas

Es el mantenimiento preventivo que se realiza para conservar en buen estado las instalaciones y equipos de la PTAR, asegurando así su buen funcionamiento y extendiendo su vida útil. De acuerdo con cada equipo, la frecuencia de mantenimiento puede variar entre diaria, semanal, mensual e incluso anual.

Unidades típicas de pretratamiento:

  • Cámara de rejas

La cámara de rejas tiende a saturarse de acuerdo al tipo de agua que vaya a tratar. La frecuencia de limpieza también dependerá del tamaño de estas rejillas.

Manual
El operador con un rastrillo o una pala puede limpiar manualmente.

Autolimpiante
Recolecta los desechos en un tacho los cuales serán enviados a rellenos sanitarios de seguridad. La operación y mantenimiento aquí yacen en recoger los residuos ya acumulados y de que el equipo no pare. Las averías de este equipo se pueden deber a residuos grandes, desgaste de la cadena, faja, motor, etc.

tratamiento de aguas
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  • Desarenadores/cámara de gruesos

Se tiene que observar la eficiencia de estos para proceder a la evacuación de los sedimentos acumulados en el fondo de la unidad. Se puede hacer de manera manual, aunque hay algunos que cuentan con un equipo que se encarga de recoger estos sedimentos.

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Operación de una PTAR de lodos activados

lodos activados
Fuente: cropaia.com

Arranque y puesta en marcha

En esta instancia aún no contamos con la suficiente población de microorganismos establecidos por el parámetro de diseño, por tal motivo que es necesario desarrollar un lodo activado y distribuirla a lo largo del tanque de aireación/reactor. En esta etapa no se debe purgar lodos ya que se busca desarrollarlos.

Requerimiento de nutrientes

Una vez realizada la caracterización del agua residuales, se tiene que verificar que la relación de nutrientes sea la óptima, siendo de DBO5/N/P =100/5/1. Sin nutrientes, no hay crecimiento de lodos.

El nitrógeno se puede adicionar en forma de urea, mientras que el fósforo, en forma de ácido fosfórico. En el caso de aguas residuales urbanas no es necesaria una adición externa de nutrientes.

Control del flujo de lodos

El flujo de lodos de desecho en combinación con el flujo de lodos de retorno debe ser ajustado cuando cambien las características de las aguas residuales buscando lograr el valor óptimo de SSVLM (sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado) en los tanques de aireación. El flujo o tasa de los lodos de desecho se rige bajo la siguiente fórmula:

lodos de desecho

Clarificador secundario

La eficiencia de este depende de la forma en cómo se operen los otros procesos. Es importante mantener un balance de sólidos entre el tanque de aireación y el clarificador secundario ya que una alta carga de sólidos (alta concentración de SSLM) ocasionará que la capa de lodos en el clarificador se levante hasta un nivel que ocasiona el arrastre de sólidos al vertedero.

El clarificador no debe ser usado como tanque de almacenamiento de lodos activados ya que estos se deben recircular y purgar en determinada proporción.

Control del proceso biológico

Las observaciones y actividades para controlar la operación de la planta se relacionan al color de las aguas, olores, presencia de natas, espumas, etc. El operador debe ser capaz de identificar estos fenómenos y tomar las medidas correctas.

  • Tanque de aireación

Observaciones como el color, tipo de lodos, presencia de espumas son importantes para determinar conclusiones. Se tiene que tener controlado el oxígeno disuelto, además de que la aireación dentro del tanque sea homogénea.

  • Clarificador secundario

Si el efluente contiene demasiados sólidos y se nota turbio, se debe modificar la operación revisando todo el proceso y los parámetros de control.

Parámetros de control

  • Oxígeno disuelto (OD): Se mide en el tanque de aireación y este debe encontrarse entre valores de 2 y 3 mg/L.
  • Sólidos suspendidos totales (SST): Se utilizan para conocer la calidad del efluente en la planta de tratamiento. Se suele monitorear la turbidez a la entrada y a la salida para poder determinar mi eficiencia de remoción.
  • Sólidos suspendidos en el licor mezclado (SSLM): Se usan para poder controlar la concentración de sólidos en el tanque de aireación lo cual determinará si las condiciones son las previstas que se diseñaron, además de que podemos regular el bombeo de lodos de retorno gracias a este dato.
  • Solidos suspendidos volátiles en el licor mezclado (SSVLM): Muestra indirectamente la fracción biológica activa de los lodos del tanque de aireación.
  • Índice de densidad de lodos (IDL): La tasa bajo la cual los lodos activados sedimentan al fondo del tanque de clarificación depende de las características de sedimentación del lodo.
  • Índice volumétrico de lodos (IVL): Refleja las características de sedimentación de lodo activado.
  • Relación alimento/microorganismos (F/M): Se calcula como la relación entre kg de DBO que entran al tanque de aireación por día y los kilogramos de SSVLM en el tanque de aireación y el clarificador secundario.
  • Tiempo de retención celular o de lodos (θc): Es el tiempo promedio que los sólidos de lodo activado son mantenidos en el proceso.
  • Temperatura: Todas las actividades biológicas están reguladas por la temperatura.
  • Ph: Similar al caso de la temperatura, las actividades biológicas vienen reguladas por el ph.
  • Caudal: La eficiencia se mide por la diferencia de carga orgánica y de sólidos entre el afluente y efluente (kg/día) por lo que es importante considerarlo al evaluar el comportamiento del sistema.

Desinfección

Después del proceso biológico, el agua pasa por un proceso de desinfección para eliminar los microorganismos remanentes. La dosis de hipoclorito de sodio se tiene que ir ajustando para obtener al menos un cloro residual de 0.5 ppm.

Operación de una PTAR fisicoquímica

Imagen5

La función de un tratamiento fisicoquímico es de clarificar el agua usando coagulantes y floculantes. Además, se le puede añadir un ácido o un álcali para tener un control del ph.

Dosificación de reactivos

Dependiendo de la variabilidad del agua residual, se tienen que programar la prueba de jarras y muestreo para poder determinar la dosis óptima y así poder obtener un mejor clarificado.

Imagen7

De acuerdo a estos resultados es que el operador se encarga de controlar la dosis y el flujo de dosificación de estos químicos.

Sedimentador

Similar al caso de la PTAR Lodos Activados, este no debe ser usado como tanque de almacenamiento de lodos.

Flotación por aire disuelto (DAF)

Este proceso se basa en la inyección de aire en una corriente de agua para producir burbujas muy finas que se encargan de favorecer la flotación de los sólidos en suspensión que posteriormente serán eliminados por un barrido superficial. Esa corriente de agua proviene de la recirculación del agua clarificada.

Se sabe que mientras haya una mayor carga de sólidos, mayor micro burbujas se deben generar, lo que a su vez significa que necesito un mayor caudal de recirculación y de aire.

Por tal motivo, se busca controlar dentro de la operación la presión del aire, el caudal del aire y el caudal de recirculación.

Caso de operación de PTAR MBBR

El sistema MBBR pertenece a los procesos aerobios en los que, a diferencia de los lodos activados, los microorganismos se encuentran adheridos a los llamados carriers, además de que esta tecnología no requiere recirculación de lodos.

Se presentan los parámetros de control del respectivo caso (Véase el siguiente blog para más detalles del proceso: Estructura y funcionamiento de una PTAR con tecnología MBBR.)

Imagen8

Registros de operación y mantenimiento

Finalmente, una herramienta que contribuye a un mejor control de la PTAR es la ficha de control la cual debe ser llenada diariamente de acuerdo al programa de operación y mantenimiento definido. Estos registros deben ser comparados con los valores deseables para poder verificar el estado y la eficiencia de la PTAR tomando así las acciones respectivas para mejorarla.

parametros
Control de operación de PTAR implementada por Flowen

Autor: Marko Alexander Espinola Gutierrez

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