planta de pretratamiento de aguas residuales

5/11/2018 Planta de Pretratamiento de Aguas Residuales - slidepdf.com

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mayo/junio 20A G U A L A T I N O A M É R I C A10

Planta de Pretratamientode Aguas Residuales en

Ciudad Universitaria/

UNAM con Control deOlores: Un DesarolloTecnológico en Aplicación

por Adalberto Noyola y Juan M. Morgan-Sagastume

Estação de Pré-tratamentode Águas Residuais naCiudad Universitaria/UNAM

com Controle de Odores—Um DesenvolvimentoTecnológico em Aplicação

Resumen: Se presenta una experiencia de aplicación de una tecnología para el control de olores en sistemas de drenaje y plantas de tratamiento,basada en biofiltración. La tecnología, desarrollada en la UNAM, se encuentra operando dentro del Campus Universitario y forma parte de un plan de manejo integral de sus aguas residuales.

La Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) tiene su sede y sus principales dependencias en Ciudad Universitaria (CU), al sur de la Ciudad de México. Ocupa una superficie de cerca de 400 hectáreas,en donde existe una reserva ecológica de 115 hectáreas, donde se protege el ecosistema del sur del valle de México, zona conocida como pedregal,cubierta por lava volcánica.

a UNAM cuenta con aproximadamente 220,000 estudiantes, en dondealrededor del 80% asisten a las instalaciones de Ciudad Universitaria.

Tal magnitud de población flotante demanda 160 litros por segundo (L/ s) de agua potable proveniente de tres pozos localizados en la misma CU

y genera aproximadamente 110 litros por segundo de aguas residuales.De este caudal, 70 litros por segundo son captados por la rede dedrenaje original, la cual abastece la Planta de Tratamiento de AguasResiduales de CU (PTARCU), que cuenta con una capacidad para tratar

Resumo : É apresentada uma experiência de aplicação de umtecnologia para o controle de odores em sistemas de drenagem e Estaçõde tratamento, baseada em bio-filtração. A tecnologia, desenvolvida UNAM, se encontra operando dentro do Campus Universitário e faz parde um plano de manejo integral de suas águas residuais.

A Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) tem sua sede suas principais dependências na Ciudad Universitaria (CU), ao sul Cidade do México. Ocupa uma superfície de cerca de 400 hectares, onexiste uma reserva ecológica de 115 hectares, onde se protege ecossistema do sul do vale do México, zona conhecida como pedregcoberta por lava vulcânica.

UNAM conta com aproximadamente 220,000 estudantes, onde etorno de 80% freqüentam as instalações da Ciudad Universitaria. T

magnitude de população flutuante demanda 160 litros por segundo (L/de água potável proveniente de três poços localizados na mesma CU

gera aproximadamente 110 litros por segundo de águas residuais.Desse vazão, 70 litros por segundo são captados pela rede ddrenagem original, a qual abastece a Estação de Tratamento de ÁguResiduais da CU (PTARCU), que conta com uma capacidade para trat40 litros por segundo; o resto da vazão captada é descarregada na redde drenagem municipal da cidade. A PTARCU conta com três processde tratamento em paralelo: lodos ativados (20 L/s), discos biológico(10 L/s) e filtro percolador (10 L/s). A água tratada, filtração préviadesinfecção com cloro, é utilizada na irr igação das áreas verdes da Cpara a qual se conta com uma rede de distribuição de água tratada.

Existe também uma Estação de tratamento de 7 L/s que serve umzona isolada do campus, com base em um filtro aeróbio submerso. Alédisso, conta-se com 26 pequenas instalações de tratamento in situ co

fossas sépticas seguidas de filtros anaeróbios que tratam o mesmo númede descargas dispersas, as que em conjunto somam 2 L/s. Essas descargsão infiltradas no terreno.

A natureza rochosa do terreno onde se assenta a UNAM torextremamente custosa a instalação de redes de drenagem e é a razãporque não se conta ainda com 100% de cobertura.

A vazão não captada pela rede de drenagem (21 L/s) é lançado nmesmo terreno adjacente aos edifícios que o geram, após passar por umfossa séptica, aproveitando a alta permeabilidade do terreno (basalfraturado). Essa disposição inadequada corre o risco de contaminar o aqüífedo Valle de México, já que a CU está localizada numa zona de recarga.

Figura 1. Ubicación de la zona servida por el sistema descrito

Español Português

L A



11A G U A L A T I N O A M É R I C Amayo/junio 2004

40 litros por segundo; el resto del caudal captado es descargado en la redde drenaje municipal de la ciudad. La PTARCU cuenta con tres procesosde tratamiento en paralelo: lodos activados (20 L/s), discos biológicos(10 L/s) y filtro percolador (10 L/s). El agua tratada, previa filtración ydesinfección con cloro, es utilizada en el riego de las áreas verdes de CU,para lo cual se cuenta con una red de distribución de agua tratada.

Existe también una planta de tratamiento de 7 L/s que da servicio auna zona aislada del campus, con base en un filtro aerobio sumergido.Además, se cuenta con 26 pequeñas instalaciones de tratamiento in situ

con fosas sépticas seguidas de filtros anaerobios que tratan el mismonúmero de descargas dispersas, las que en conjunto suman 2 L/s. Estasdescargas son infiltradas en el terreno.

La naturaleza rocosa del terreno en donde se asienta la UNAM haceextremadamente costosa la instalación de redes de drenaje y es la razónde que no se cuente aún con el 100% de cobertura.

El caudal no captado por red de drenaje (21 L/s) es evacuado en elmismo terreno adyacente a los edificios que lo generan, tras pasar por unafosa séptica, aprovechando la alta permeabilidad del terreno (basaltofracturado). Esta disposición inadecuada tiene el riesgo de contaminar elacuífero del Valle de México, ya que CU está ubicada en una zona de recarga.

MetolodogíaSistema de manejo del agua residual de la zona de los GEOS:

Como parte de la tercera etapa del Plan Básico de Saneamiento paraCiudad Universitaria de la Universidad Nacional Autónoma de México,cuyo objetivo es eliminar las descargas directas de aguas residuales alsubsuelo, se construyó la infraestructura para la recolección,almacenamiento y conducción de las aguas residuales generadas en lazona de la Investigación Científica, conocida como zona de los “GEOS”,hasta la PTARCU y el control de los olores producidos durante su

MetodologiaSistema de manejo da água residual da zona dos GEOS: Com

parte da terceira etapa do Plano Básico de Saneamento para a CiudaUniversitaria da Universidad Nacional Autónoma de México, cujo objetivé eliminar as descargas diretas de águas residuais no subsolo, construise a infraestrutura para a coleta, armazenamento e condução das águresiduais geradas na zona da Investigação Científica, conhecida como zodos “GEOS”, até a PTARCU e o controle dos odores produzidos duranseu armazenamento diurno. A zona descrita se apresenta na Figura 1.

Essa obra consta de uma rede de drenagem totalmente nova (5,10metros de extensão) e de um tanque de armazenamento e homogeneizaçãde vazões, que vêm a substituir o sistema de fossas sépticas e descargem fendas que estavam em serviço. Mediante essa obra, se proporciouma adequada infra-estrutura sanitária a um universo potencial de 16,77usuários (2,604 administrativos e 14,174 acadêmicos). A Figura 2 mosta localização dessa obra.

O sistema, em operação desde janeiro de 2004, coleta e armazenaágua residual gerada durante o dia na zona dos GEOS, para depois bombela durante à noite para PTARCU, tempo em que essa Estação recebe mupouca vazão, devido a que não há atividades noturnas na CU. Com isso, aproveita plenamente sua capacidade instalada, se melhora a estabilidaddo processo de tratamento e se evita a construção de uma nova Estação tratamento para essa zona.

O bombeamento, além disso, é necessário porque a maior parte dsuper quadra dos Institutos de Investigação Científica estopograficamente abaixo do nível de drenagem que descarga da PTARCpor isso que se optou por coletar suas descargas de maneira independen

A rede de drenagem conduz as águas residuais até o tanque darmazenamento, passo prévio para uma grade automática que retira sólidos grossos. A água é armazenada entre as 7 da manhã e às 11 da noit

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almacenamiento diurno. La zona descrita se presenta en la Figura 1.Esta obra consta de una red de drenaje totalmente nueva (5,100

metros de longitud) y de un tanque de almacenamiento y homogeneizaciónde caudales, que vienen a sustituir al sistema de fosas sépticas y descargaa grietas que estaba en servicio. Mediante esta obra, se proporciona unaadecuada infraestructura sanitaria a un universo potencial de 16,778usuarios (2,604 administrativos y 14,174 académicos). La Figura 2muestra la ubicación de esta obra.

El sistema, en operación desde enero 2004, recolecta y almacena el

agua residual generada durante el día en la zona de los GEOS, paradespués bombearla durante la noche a la PTARCU, tiempo en que estaplanta recibe muy poco caudal, debido a que no hay actividades nocturnasen CU. Con ello, se aprovecha plenamente su capacidad instalada, semejora la estabilidad del proceso de tratamiento y se evita la construcciónde una nueva planta de tratamiento para esta zona..

El bombeo es además necesario porque la mayor parte de la super-manzana de los Institutos de la Investigación Científica está topográficamentepor debajo del nivel del drenaje que descarga de la PTARCU, por lo que seoptó por recolectar sus descargas de manera independiente.

La red de drenaje conduce las aguas residuales hacia el tanque dealmacenamiento, previo paso por una rejilla automática que retira sólidosgruesos. El agua es almacenada entre las 7 de la mañana y las 11 de la noche,momento en el cual comienzan a ser bombeadas a la PTARCU, para sutratamiento. Durante su almacenamiento, el agua es agitada mecánicamentecon el fin de evitar azolvamiento y homogeneizar el volumen de agua residual.El tanque está conformado por dos módulos, de 13.2 × 7.5 × 4 metros (m)cada uno—396 metros cúbicos (m3)—con dos agitadores sumergibles de 5

momento na qual começam a ser bombeadas para a PTARCU, para setratamento. Durante seu armazenamento, a água é agitada mecanicamena fim de evitar entupimento e homogeneizar o volume de água residual.tanque está conformado por dois módulos, de 13.2 × 7.5 × 4 metros (mcada um—396 metros cúbicos (m3)—com dois agitadores submergívede 5 HP que re- elevam sólidos e misturam a água das 11 da noite às 7 dmanhã, ou até o nível de parada. Além disso, conta-se com três bombcentrífugas horizontais de 10 HP para enviar a água residual para a PTARCnesse mesmo horário ou até o nível de parada.

Sistema de controle de maus odores por bio-filtração: Pelo tem

Figura 2. Ubicación de los principales elementos del sistema derecolección y almacenamiento de aguas residuales con control deolores

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Figura 3. Diagrama del proceso de manejo del agua residual y control de olores en la Zona de los GEOS




HP que resuspenden sólidos y mezclan el agua de las 11 de la noche a las 7de la mañana, o hasta nivel de paro. Además se cuenta con tres bombascentrífugas horizontales de 10 HP para enviar el agua residual a la PTARCUen ese mismo horario o hasta nivel de paro.

Sistema de control de malos olores por biofiltración: Por el tiempode permanencia del agua en el tanque de almacenamiento, se forman enel tanque de almacenamiento compuestos de olor desagradable, por lo

que se instaló un sistema de tratamiento de gases que evita su liberacióna la atmósfera a fin de conservar las condiciones adecuadas para eltrabajo en los Institutos de Investigación aledaños.

En este caso, se consideró a la biofiltración como la mejor opciónpara el control de los malos olores, aplicando tecnología desarrollada en elInstituto de Ingeniería de la UNAM, ya que incorpora ventajas económicas,de sustentabilidad y de eficiencia. En esta tecnología se aprovechan laactividad biológica de microorganismos soportados por una cama dematerial filtrante (composta) para remover los compuestos malolientes.

Para el tratamiento biológico de gases existen básicamente tresprocesos de tratamiento: la biofiltración, los biolavadores y los biofiltrospercoladores. En este proyecto se optó por los primeros, por ser mássimples en su operación.

Este sistema se basa en la interacción del gas con un medio orgánicocuya actividad de degradación proviene de los microorganismos queviven y se desarrollan en él. La suma de ambos componentes se denominamedio biológico filtrante, constituyente esencial del biofiltro. Existenreportes de estos sistemas para tratar malos olores en plantas de tratamientode aguas residuales en Alemania desde 1920.

El principal componente del biofiltro es el medio biológico filtrantedonde los compuestos indeseables en el aire, en primera instancia, sonabsorbidos y adsorbidos para poder ser degradados posteriormente pormicroorganismos. El gas es introducido a la cama a través de un soplador.El material de empaque del medio biológico filtrante es una mezcla demateriales naturales con un área específica y espacios vacíos grandes.Este puede ser composta, tierra o turba mezclada con un material abultante(partículas de poliestireno, madera, plumas, hojarasca, piedras, etc.). Elmedio posee la superficie y los nutrientes necesarios para que en ella sedesarrolle una biopelícula de microorganismos que serán losresponsables de la degradación de los compuestos indeseables en elgas. Una fracción de espacios vacíos alto (producidos por el materialabultante) favorece una baja caída de presión del gas en la cama así comouna adecuada oxigenación del filtro y distribución del flujo de gas.

DiscusiónLos biofiltros han sido aplicados con éxito en el tratamiento de malos

olores en plantas de tratamiento de aguas residuales así como en plantas decompostaje (eliminación de H2S). También han sido igualmente exitosos en

el tratamiento de compuestos como amoníaco, monóxido de carbono, acetona,benceno, butanol, acetato de butilo, dietilamina, disulfuro de dimetilo, etanol,hexano, etilbenceno, butilaldehido, metanol, metiletilcetona, estireno,isopropanol, metano, metilmercaptano, mono-, di-, triclorometano, oxidode nitrógeno, dióxidos de nitrógeno pentano, sulfuro de dimetilo tiofenos,tolueno, tricloroetano, tetracloroetano, 2-etil-hexanol y xileno. Muchos deestos compuestos se generan en la industria de la pulpa y el papel, de laquímica, petroquímica y farmacéutica, de la fabricación de pinturas, adhesivosy recubrimientos así como de la industria alimenticia entre las que seencuentran la de saborizantes y fragancias, café, cocoa y pescado. Es decir, labiofiltración de gases posee un alto potencial de aplicación tanto en plantasde tratamiento de aguas residuales como en la industria.

de permanência da água no tanque de armazenamento, formam-se ntanque de armazenamento compostos de odor desagradável; por isso finstalado um sistema de tratamento de gases que evita sua liberação paa atmosfera a fim de conservar as condições adequadas para o trabalhnos Institutos de Investigação adjacentes.

Nesse caso, considerou-se a bio-filtração como a melhor opçãpara o controle dos maus odores, aplicando tecnologia desenvolvida n

Instituto de Ingeniería da UNAM, uma vez que incorpora vantageneconômicas, de sustentabilidade e de eficiência. Nesta tecnologaproveitam a atividade biológica de microorganismos suportados puma camada de material filtrante (composto) para remover os compostode odores desagradáveis.

Para o tratamento biológico de gases existem basicamente trêprocessos de tratamento: a bio-filtração, os bio-lavadores e os bio-filtrpercoladores. Neste projeto optou-se pelos primeiros, por ser masimples na sua operação.

Este sistema baseia-se na interação do gás com um meio orgâniccuja atividade de degradação provem dos microorganismos que vivemse desenvolvem nele. A soma de ambos componentes denomina-se mebiológico filtrante, constituinte essencial do bio-filtro. Existem relatório

desses sistemas para tratar maus odores em Estações de tratamento dáguas residuais na Alemanha desde 1920.

O principal componente do bio-filtro é o meio biológico filtranonde os compostos indesejáveis no ar, em primeira instância, sãabsorvidos e adsorvidos para poderem ser degradados posteriormenpor microorganismos. O gás é introduzido na camada através de usoprador. O material de empacotamento do meio biológico filtranteuma mistura de materiais naturais com uma área específica e espaçovazios grandes. Este pode ser composto por terra ou turba misturacom um material volumoso (partículas de poliestireno, madeira, plumafolhagem, pedras, etc.). O meio possui a superfície e os nutrientenecessários para que nela se desenvolva uma bio-película dmicroorganismos que serão os responsáveis pela degradação docompostos indesejáveis no gás. A fração alta de espaços vazio(produzidos pelo material volumoso) favorece uma baixa queda de pressãdo gás na camada assim como uma adequada oxigenação do filtrodistribuição do fluxo de gás.

DiscussãoOs bio-filtros têm sido aplicados com êxito no tratamento de mau

odores em Estações de tratamento de águas residuais assim como eEstações de compostagem (eliminação de H2S). Também tem siigualmente exitosos no tratamento de compostos como amoníacmonóxido de carbono, acetona, benzeno, butanol, acetato de butildietilamina, dissulfato de dimetilo, etanol, hexano, etilbenzen

butilaldeido, metanol, metiletilcetona, estireno, isopropanol, metanmetilmercaptano, monodi-, triclorometano, óxido de nitrogênio, dióxidde nitrogênio pentano, sulfato de dimetilo tiofenos, tolueno, tricloroetantetracloroetano, 2-etil-hexanol e xileno. Muitos desses compostos sãgerados na indústria da polpa e de papel, da química, petroquímicafarmacêutica, da fabricação de pinturas, adesivos e recobrimentos asscomo da indústria alimentícia dentre as quais a de aromatizantesfragrâncias, café, coco e pesca. Isto significa que a bio-filtração de gaspossui um alto potencial de aplicação tanto em Estações de tratamento águas residuais como na indústria.

A bio-filtração é um processo complexo que é afetado por váriofatores como a oxigenação do meio, o conteúdo de umidade e nutriente

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Figura 4. Torre dehumidificación,previa al bioflitro

La biofiltración es un proceso complejo que es afectado por variosfactores como la oxigenación del medio, el contenido de humedad y nutrientes,el pH, la temperatura y los patrones de flujo en el medio. Debido a ello esnecesario realizar mayores esfuerzos de investigación en este campo.

La Figura 3 muestra un esquema del proceso completo tanto en sulínea de agua como en la de gases. Los equipos que conforman el sistemade control de olores, descritos brevemente a continuación, se desplantarondirectamente sobre la loza de concreto que cubre el tanque dealmacenamiento. El sistema instalado en Ciudad Universitaria consta decuatro sopladores tipo autogenerativo de 3 HP y sus sistemas auxiliares,una torre de humidificación empacada con 1.6 m3 de material sintético(ver Figura 4 ), la cual lleva al gas influente hasta una humedad mayor al95% seguida de dos biofiltros de composta de 8.50 m3 que operan enparalelo (ver Figura 5 ). Además se tiene un sistema auxiliar que alimentade agua directamente a la parte superior del medio filtrante, con objeto demantener la humedad en la cama de composta, necesaria para manteneractiva la biopelícula de microorganismos. La composta fue obtenida de

la Planta de Composteo de Ciudad Universitaria.El aire ya filtrado biológicamente y libre de olores, es conducido porotro soplador a una zona cercana a un estacionamiento de autos, paraalejarlo aún más de los edificios de investigación que rodean el tanque dealmacenamiento. La Figura 6 muestra una vista del conjunto descrito.

ConclusiónEl sistema instalado en tanque de almacenamiento de aguas residuales

descrito en este trabajo, está cumpliendo plenamente con el objetivo deevitar las molestias por malos olores a los usuarios de los edificios vecinos.

La operación es sumamente simple y no requiere presenciapermanente de personal.

Esta tecnología, desarrollada en la misma UNAM, puede ser aplicada

en casos similares en redes de drenaje urbano que generen molestias a losvecinos, o bien directamente en plantas de tratamiento de aguas residuales.

AgradecimientosLos autores agradecen a la Dirección General de Obras y

Conservación de la UNAM por el apoyo y la confianza para destinar losrecursos económicos para escalar un trabajo de investigación. Asimismo,se agradece el apoyo económico del Consejo Nacional de Ciencia yTecnología para realizar el proyecto de investigación que originó estedesarrollo tecnológico.

o pH, a temperatura e os padrões de fluxo no meio. Devido a issonecessário realizar maiores esforços de pesquisa nesse campo.

A Figura 3 mostra um esquema do processo completo tanto na slinha de água como na de gases. Os equipamentos que conformamsistema de controle de odores, descritos brevemente em continuação, inclinaram diretamente sobre a laje de concreto que cobre o tanque darmazenamento. O sistema instalado na Ciudad Universitaria consta quatro sopradores tipo auto-generativo de 3 HP e seus sistemas auxiliareuma torre de umidificação envolvida por 1.6 m3 de material sintético (vFigura 4 ), a qual leva ao gás influente até uma umidade maior a 95seguida de dois bio-filtros de composto de 8.50 m3 que operam eparalelo (ver Figura 5 ). Além disso, se conta com um sistema auxiliar qalimenta de água diretamente a parte superior do meio filtrante, comobjetivo de manter a umidade na camada de composto, necessária pamanter ativa a bio-película de microorganismos. O composto foi obtidda Estação de Compostagem da Ciudad Universitaria.

O ar já filtrado biologicamente e livre de odores, é conduzido p

outro soprador a uma zona próxima de um estacionamento de veículopara afasta-lo ainda mais dos edifícios de pesquisa que rodeiam o tanqde armazenamento. A Figura 6 mostra uma visão do conjunto descrit

ConclusãoO sistema instalado em tanque de armazenamento de águas residua

descrito neste trabalho, está cumprindo plenamente com o objetivo evitar os incômodos causados pelos maus odores aos usuários dedifícios vizinhos.

A operação é extremamente simples e não requer presenpermanente de pessoal.

Esta tecnologia, desenvolvida na UNAM, pode ser aplicada em cassimilares nas redes de drenagem urbana que gerem incômodos a

vizinhos, ou seja diretamente nas Estações de tratamento de águas residua

AgradecimentosOs autores agradecem à Dirección General de Obras y Conservaci

da UNAM pelo apoio e pela confiança ao destinar recursos econômicopara realizar o trabalho de pesquisa. Além disso, se agradece o apoeconômico do Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología para realizarprojeto de pesquisa que originou este desenvolvimento tecnológico.

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Figura 5. Biofiltros empacados concomposta, trabajando en paralelo

Figura 6. Vista general de la instalación




Acerca de los AutoresAdalberto Noyola Robles—Ingeniero

Ambiental de la Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco; Doctor en Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales del Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas,Tolulouse, Francia. Investigador Titular en el Instituto de Ingeniería de la UNAM. Investigador

Nacional Nivel III. Vicepresidente de Desarrollo Tecnológico de AIDIS (2002-2004) Juan Manuel Morgan-Sagastume — Ingeniero

químico de la Facultad de Química UNAM; Doctor en Ingeniería Química por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Técnico Académico Titular del Instituto de Ingeniería de la UNAM.Investigador Nacional Nivel I.

Contacto: Coordinación de Bioprocesos Ambientales, Instituto de Ingeniería, UNAM, Apdo.Postal 70-472; 04510, Ciudad Universitaria,Coyoacan, México D.F., México; [email protected] o

[email protected]




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