Universidad Tecnológica de Querétaro Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de Querétaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou, email=webmaster@uteq.edu.mx, c=MX Fecha: 2013.06.24 13:57:14 -05'00' UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Nombre del proyecto: “INVESTIGACIÓN Y RECOMENDACIONES DE POSIBLES SOLUCIONES PARA EL CONTROL DE OLORES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES” Empresa: COMISIÓN ESTATAL DE AGUAS (CEA) DE QUERÉTARO. Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de: INGENIERO AMBIENTAL Presenta: Alix Vanesa Martell Piña Asesor de la UTEQ Asesor de la Empresa M.en I. JOSÉ RAMÓN PÉREZ CONTRERAS M. en C. JUAN CIRO RIVERA SOLÍS Santiago de Querétaro, Qro. Abril de 2013 Resumen En este trabajo de investigación se recopiló información sobre los tipos de tratamiento que se le da al agua residual producto de los hogares, empresas, etc. También se mencionaron las etapas por las que el agua tiene que pasar para ser tratada correctamente. Se indicaron algunas recomendaciones que pueden servir para controlar el mal olor generado por las Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR), asimismo las ventajas y desventajas de las que consta cada método. Finalmente se plantean las posibles causas de la generación de malos olores en la PTAR Sur que está a cargo de la Comisión Estatal del Agua (CEA) Querétaro y algunas recomendaciones para mejorar la apariencia de la misma y reducir el mal olor. Palabras clave: agua residual, plantas de tratamiento, contaminación. Página 2 Abstract In this research work was collected information on the types of treatment given to the residual water product households, companies, etc. Also mentioned the stages by which water has to be treated properly. Indicated some recommendations that may serve to control the odor generated by the plant of treatment of Residual water (WWTP), also the advantages and disadvantages of which consists each method. Finally, there are possible causes for the generation of bad smells in the South WWTP which is in charge of the water (CEA) Queretaro State Commission and some recommendations to improve the appearance of the same and reduce odor. Key words: wastewater, treatment, pollution plant. Página 3 Dedicatoria Dedico el presente trabajo a mi padre José Alejandro Martell Sánchez porque él fue el que movió mi interés por aprender; a mi madre Luz María Piña Olvera por que fue ella que me enseño con su ejemplo, que todos los días se trabaja para alcanzar las metas que uno se propone. Les agradezco infinitamente a ambos por haberme dado la mejor herencia que pude recibir “mis estudios”. Principalmente se lo quiero dedicar a mi hija Lixvan Carol Martell Piña y a mis hermanas Luz Marlenne Martell Piña y Fatima Alexa Martell Piña, esperando ser un gran ejemplo en ellas para que sigan sus estudios y tengan una buena carrera. Igualmente va dedicado a todos los que pensaron que no iba a llegar hasta este punto de mi vida y a los profesores que me apoyaron incondicionalmente, aunque en ocasiones los sacaba de quicio. Página 4 Agradecimientos Agradezco profundamente a mis padres, por su sacrificio que hicieron a lo largo de mis estudios. Agradezco a mi familia, porque estuvieron a mi lado soportando todos mis cambios de ánimo y nunca me dejaron rendir. Agradezco a todos mis profesores que tuve durante mi estancia en la universidad, principalmente por su apoyo y paciencia durante todo el largo camino que significaron mis estudios. Agradezco a mis inseparables amigos que estuvieron a mi lado apoyándome incondicionalmente y que me toleraron en mis estados de bipolaridad que tuve en todo el curso escolar y que me enseñaron a que no siempre debe de ser todo como yo quiero. Página 5 Índice Resumen ............................................................................................................................ 2 Abstract ............................................................................................................................... 3 Dedicatoria ......................................................................................................................... 4 Agradecimientos................................................................................................................ 5 Índice ................................................................................................................................... 6 I. Introducción .............................................................................................................. 7 II. Antecedentes ........................................................................................................... 9 III. Justificación ............................................................................................................ 11 IV. Objetivos ................................................................................................................. 12 V. Alcance ..................................................................................................................... 13 VI. Fundamentación teórica ....................................................................................... 14 VII. Plan de actividades ........................................................................................... 34 VIII. Recursos materiales y humanos ..................................................................... 35 IX. Desarrollo del proyecto......................................................................................... 36 X. Resultados obtenidos ........................................................................................... 42 XI. Análisis de riesgo .................................................................................................. 43 XII. Conclusiones ...................................................................................................... 44 XIII. Recomendaciones............................................................................................. 45 XIV. Referencias bibliográficas ................................................................................ 46 Página 6 I. Introducción Las Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) actualmente son muy socorridas por las ciudades en crecimiento, empresas y hasta casas habitación, porque son una herramienta muy útil en la depuración del agua y su reaprovechamiento en los procesos industriales y de limpieza. Esta agua resultante de todos los procesos no puede ser utilizada para consumo humano, pero si para lagos artificiales y el riego de vegetación y campos de cultivo; aunque en ocasiones no sea muy aceptable por su procedencia y por el mal olor que se genera en las PTAR. Existen varios métodos para el tratamiento adecuado de las aguas residuales que se generan principalmente en casas-habitación y empresas. Algunos de ellos son físicos, químicos y biológicos, pero se pueden utilizar otros métodos como la utilización del Ozono (O3) y el Cloro-gas (Cl). En las PTAR se generan malos olores por causa de la materia orgánica, sólidos y otros componentes que contienen las aguas de desecho y es muy molesto para las personas que habitan a los alrededores de la planta; por consiguiente, se deben buscar posibles soluciones para minimizar el problema. En el reporte se hace una pequeña descripción del proceso que se lleva a cabo en la planta sur y algunas recomendaciones que se pueden tomar en cuenta para mejorar el funcionamiento de la PTAR, al igual que darle una mejor Página 7 presentación y buen ambiente de trabajo, así como evitar la inconformidad de los ciudadanos aledaños al lugar. Página 8 II. Antecedentes La Comisión Estatal de Aguas (CEA) creada el 13 de marzo de 1980 es un organismo público descentralizado de servicios de Gobierno del Estado. A partir del 5 de noviembre del mismo año se encarga de la extracción, suministro y manejo de cuerpos de agua en el estado, así como el saneamiento y manejo del agua residual. La planta de tratamiento de agua residual sur fue construida por el gobierno de la República Mexicana a través de la Comisión Nacional de Agua (CONAGUA), en beneficio de Querétaro y para el saneamiento de la cuenca Lerma-Chapala; fue puesta en operación por el Presidente de la República Mexicana Carlos Salinas de Gortari en enero de 1994. Sus características son: Tratamiento biológico de aguas residuales municipales. Canal desarenador Sedimentadores de lodos primarios (2) Filtros percoladores (4) Sedimentadores secundarios (2) Espesador de lodos (2) Prensado de lodos (1) Capacidad de 500 L/s Página 9 Figura 1. Vista aérea de la planta de tratamiento Sur. Actualmente cuenta también con una laguna anóxica que se implementó para el mejoramiento en el tratamiento y su mejor operatividad. Las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales (PTARM) son muy útiles para el saneamiento de aguas residuales procedentes de las empresas, casa-habitación, hoteles, entre otros servicios y las ciudades en crecimiento las utilizan con mayor frecuencia. Estas PTARM al terminar su proceso producen aguas que se pueden utilizar en lagos artificiales de parques, campos de golf, riego de hortalizas y vegetación urbana, también producen lodos que se pueden reaprovechar como abono. Pero también pueden ocasionar problemas como el mal olor, si no es correctamente operada ni sus aguas controladas o manejadas adecuadamente, por lo que pueden ocasionar problemas de salud para los habitantes de los alrededores y animales que consuman esas aguas. Página 10 III. Justificación En Querétaro se encuentra la Planta de Tratamiento de Agua Residual Municipal (PTARM) Sur, la cual genera un desagradable olor para los ciudadanos que habitan en los al rededores de la misma, con más frecuencia en los meses en los que hace más calor y en los que se presentan las lluvias, por esto es necesario documentar ampliamente el fenómeno, para contribuir con propuestas que den la posibilidad de eliminar el mal olor, con el fin de no perjudicar las condiciones de vida de los pobladores del lugar. Página 11 IV. Objetivos Objetivo General: Elaborar un reporte técnico con base en la investigación sobre el tratamiento de agua residual y las causas de generación de olores en plantas de tratamiento de agua residual, para identificar los puntos en los que se genera el mal olor y plantear soluciones a este problema. Objetivos específicos: Elaborar el marco teórico sobre las causas de la generación de malos olores en plantas de tratamiento de agua residual municipal (PTARM). Identificar los puntos de generación del mal olor en la PTAR sur. Plantear recomendaciones de mejora para la Planta de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) Sur y con ello evitar el mal olor en el proceso. Página 12 V. Alcance En un periodo de cuatro meses (enero-mayo, 2013) se realizarán investigaciones relacionadas con los tipos de tratamiento que se proporcionan al agua residual, así como el análisis de las causas de la generación de olores y el planteamiento de posibles recomendaciones para minimizar el mal olor en la PTAR sur. Página 13 VI. Fundamentación teórica Agua Es una molécula formada por 2 átomos de Hidrógeno (H+1) y uno de Oxígeno (O2), por lo que su fórmula química es H2O. Esta unión es tan fuerte que por mucho tiempo se creyó que el agua era un elemento y no un compuesto. Se le puede encontrar en estado sólido y gaseoso en el medio natural. Ocupa el 71% de la corteza terrestre, en los océanos se encuentra el 96.5% de la misma; la zona congelada posee el 1.72% y el resto que es el 0.04% se encuentra en los ríos, lagos, seres vivos entre otros. Es vital para todos los tipos de vida, el acceso a este elemento es cada vez más fácil para las personas, pero por este motivo es más probable que se agote más rápido. (http://www.angelfire.com/mb/elagua/definicion.html) Figura 2: El agua. Página 14 Tipos de agua Agua salada: concentración de sales es relativamente alta (más de 10 000 mg/L). Agua salobre: contiene sal en una proporción significativamente menor que el agua marina. La concentración del total de sales disueltas está generalmente comprendida entre 1 000 – 10 000 mg/l. Este tipo de agua está contenida entre las categorías de agua salada y agua dulce. Agua dura: Existe el tipo de agua llamada agua dura, la cual contiene minerales en mayores cantidades, como son carbonato de calcio (CaCO3), carbonato de magnesio (MgCO3), con una concentración superior a 270 mg/L (para los dos tipos de carbonatos), hierro y sulfatos principalmente, que lleva en si un tanto del óxido rojizo producido por la oxidación, sin embargo no tendrá la nitidez del agua purificada; por consiguiente, el agua dura, dependiendo de los niveles de minerales, tiene sabor y puede ser ligeramente turbia. La presencia de sales cálcicas y magnésicas (dureza temporal) suele producir depósitos de sarro en las teteras y otras superficies en contacto con el agua dura. (http://www.japac.gob.mx/index.php?option=com_content&id=90&Itemid=56) Agua dulce: baja concentración de sales, generalmente considerada adecuada, previo tratamiento, para producir agua potable. Agua blanda: sin dureza significativa. Página 15 Aguas negras: resultante de una comunidad después de haber sido contaminada por diversos usos. Puede ser una combinación de residuos, líquidos o en suspensión, de tipo doméstico, municipal e industrial, junto con las aguas subterráneas, superficiales y de lluvia que puedan estar presentes. Aguas grises: domesticas residuales compuestas por agua procedente de la cocina, baño, fregadero y lavadero. Aguas residuales municipales: residuos líquidos, originados por una comunidad, formados posiblemente de industrias y hogares. Agua residual Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de una población, después de haber sido modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias. Según su origen, las aguas residuales resultan de la combinación de líquidos y residuos sólidos transportados por el agua que proviene de residencias, oficinas, edificios comerciales e instituciones, junto con los residuos de las industrias y de actividades agrícolas, así como de las aguas subterráneas, superficiales o de precipitación que también pueden agregarse eventualmente al agua residual. (Villela, 2005) Página 16 Su calidad se puede analizar con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas. Las más comunes incluyen la determinación del contenido de sólidos, Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Demanda Química Oxígeno (DQO) y el pH. (Villela, 2005) Principales contaminantes del agua Materia orgánica soluble: mezcla de materiales húmicos, polisacáridos, polifenoles, proteínas, lípidos y moléculas heterogéneas. Sólidos suspendidos: sólidos y materia orgánica en suspensión y/o coloidal. Organismos patógenos: Organismos y/o bacterias capaces de causar una enfermedad (tifus, cólera, disentería) en un receptor (por ejemplo una persona). Compuestos no biodegradables: aquellos que no se descomponen fácilmente sino que tardan mucho tiempo en hacerlo. Sólidos disueltos: Substancias orgánicas e inorgánicas solubles en agua y que no son retenidas en el material filtrante. (Ollervides, 2013) Contaminación por materia orgánica y microorganismos Los compuestos orgánicos son compuestos formados generalmente por enlaces largos de carbono, muchos son tejidos básicos de los organismos Página 17 vivos. Las moléculas formadas por carbono e hidrógeno y tienen de poca a ninguna carga eléctrica. El comportamiento de los compuestos orgánicos depende de su estructura molecular, tamaño y forma y de la presencia de grupos funcionales que son determinantes importantes de la toxicidad. Algunos ejemplos son: Desechos sanitarios: principalmente orina y estiércol. Hidrocarburos: enlaces carbono-hidrógeno. Pueden dividirse en dos grupos: el primero, alcanos de enlace simple, alquenos de enlace doble y alquinos de triple enlace (gases o líquidos); el segundo por los hidrocarburos aromáticos, que contienen estructuras de anillo (líquidos o sólidos). Detergentes: pueden ser tanto polares como apolares. (http://www.lenntech.es/faq-contaminantes-del-agua.htm) Tratamiento de aguas residuales. Pretratamiento Primer proceso realizado de acondicionamiento de las aguas, busca acondicionar el agua residual para facilitar posteriormente los tratamientos propiamente dichos, y preservar así la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas y tamices (separación de Página 18 partículas de gran tamaño), desarenadores (eliminar arena presente en aguas residuales) y desengrasadores (eliminar grasas y aceites). Tratamiento primario El tratamiento primario de aguas residuales se utiliza para eliminar los sólidos de las aguas contaminadas; principalmente la reducción de los sólidos en suspensión del agua residual que son: Sólidos sedimentables: materiales que se detectan en el fondo de un recipiente debido a la sedimentación de estos. Sólidos flotantes: materiales que se detectan en la superficie del contenedor en donde se encuentre el agua. Sólidos coloidales: sistema formado por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas. Elimina alrededor del 60% de los sólidos en suspensión y el 35% de los materiales orgánicos o DBO. (Domingo Jiménez Beltrán, 1993) Página 19 Los procesos que se realizan en el tratamiento primario son: Filtración: proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido. Sedimentación: fenómeno por medio del cual, las partículas sólidas suspendidas contenidas en la muestra líquida se asientan debido a la fuerza de la gravedad. Flotación: mantenimiento de un cuerpo sobre la superficie de un líquido Tratamiento secundario Se utilizan microorganismos (método aerobio) para llevar a cabo la eliminación del 90% de materia orgánica biodegradable, tanto coloidal como disuelta, así como eliminación de nutrientes que contengan nitrógeno (N 2) y fósforo (P). El método anaerobio se basa en la eliminación de contaminantes orgánicos, resultando la síntesis de biomasa bacteriana y la producción de CO2, H2O y biogás. Después de la sedimentación el agua pasa a un tanque de aireación en donde se degrada la materia orgánica y pasa a un segundo reactor de sedimentación, de ahí al depósito de desinfección por cloro y se descarga para su reutilización. Página 20 El tratamiento más común es el de “Lodos activados” y el de los “lechos percoladores”. Para el método de lechos percoladores las aguas son rociadas sobre un lecho de piedras de aproximadamente 1.8 m de profundidad. A medida de que el agua se filtra entre las piedras entra en contacto con las bacterias que descomponen a los contaminantes orgánicos. A su vez las bacterias son consumidas por otros organismos presentes en el lecho. (R., 1992) Procesos realizados en el tratamiento secundario Aireación u oxidación total: necesaria para proporcionar oxígeno al efluente que se quiere tratar. La oxidación total es un sistema de depuración diseñado para reducir los contaminantes orgánicos biodegradables de las aguas residuales, tanto domesticas como industriales. Filtración por goteo: en este proceso, una corriente de aguas residuales se distribuye intermitentemente sobre un lecho o columna de algún medio poroso revestido con una película gelatinosa de microorganismos que actúan como agentes destructores. La materia orgánica de la corriente de agua residual es absorbida por la película microbiana y transformada en dióxido de carbono y agua. Tratamiento anaerobio: proceso de transformación y no de destrucción de la materia orgánica, como no hay presencia de un Página 21 oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el metano producido. Tratamiento terciario El tratamiento terciario tiene como finalidad eliminar la carga orgánica residual y sustancias contaminantes no eliminadas por el tratamiento secundario. Clasificación de los métodos de tratamiento de aguas residuales Operaciones físicas unitarias Cribado y desmenuzado: primera operación de filtrado que se encuentra en una planta de tratamiento de aguas residuales. El desmenuzado es la operación que tiene por objetivo triturar los sólidos gruesos arrastrados por el agua. Desarenador: estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas. transferencia de gases: Fenómeno físico acompañado de cambios químicos, bioquímicos y biológicos mediante el cual, moléculas de un gas son intercambiadas entre un líquido y un gas a una interface gas – líquido dando como resultado el incremento de la concentración de gas o Página 22 gases en la fase líquida en tanto ésta fase no esté saturada con el gas a determinadas condiciones dadas, tales como: presión, temperatura (absorción del gas) y un decremento cuando la fase líquida está sobresaturada (desorción o escape de gas). Sedimentación. Filtración. (Ollervides, 2013) Procesos químicos unitarios Precipitación: tiene por finalidad eliminar iones que tengan la propiedad de reaccionar con otros para formar un compuesto poco soluble Reacciones de óxido – reducción: reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. Desinfección: proceso que mata o inactiva agentes patógenos tales como bacterias, virus y protozoos impidiendo el crecimiento de microorganismos patógenos en fase vegetativa que se encuentren en objetos inertes (Ollervides, 2013) Procesos biológicos unitarios Filtros rociadores o percolador: cama de grava o un medio plástico sobre el cual se rocían las aguas residuales pretratadas. En este sistema de filtro percolador, los microorganismos se apegan al medio del lecho y Página 23 forman una capa biológica sobre éste. A medida que las aguas residuales se percolan por el medio, los microorganismos digieren y eliminan los contaminantes del agua. Digestión anaerobia: proceso en el cual microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y el metano son los más abundantes (dependiendo del material degradado). (Ollervides, 2013) Generación de malos olores en plantas de tratamiento Las plantas de tratamiento fisicoquímicas o biológicas mal diseñadas y/o mal operadas son susceptibles de generar malos olores. Sin embargo, debido al metabolismo de ciertas bacterias anaerobias, el medio anaerobio es el más propenso a presentar malos olores, sobre todo cuando en el agua residual existen altas concentraciones de sulfatos y sulfuros. Los olores característicos de las aguas residuales son causados por los gases formados en la fase anaerobia. Principales tipos de olores: Olor a moho: típico de agua residual fresca Página 24 Olor a huevo podrido: típico del agua residual vieja o séptica, debido a la formación de sulfuro de hidrógeno que proviene de la descomposición de la materia orgánica contenida en los residuos. Olores variados: productos descompuestos, pescado, materia fecal, productos rancios, productos sulfurosos, nitrogenados, ácidos orgánicos. (Marquez, 2003) Causas generales de la generación de olores en plantas de tratamiento Mal diseño de la planta de tratamiento: tamaño de planta no adecuado al caudal y carga orgánica manejada, turbulencia de las aguas en las estructuras de entrada, áreas descubiertas. Deficiencias en la operación de la planta de tratamiento: acumulación de materia orgánica fresca en el tratamiento previo, almacenamiento de lodos en forma inadecuada, acidificación de reactores en el caso de sistemas anaerobios. Efluente de una planta de tratamiento anaerobia: condiciones de pH, turbulencia generada en el momento de ser descargado, desprendimiento de H2S disuelto en el agua tratada. Algunas causas de la generación de malos olores pueden ser evitadas en el diseño y la naturaleza del tratamiento del agua residual; pero son difícilmente controlables si no se considera un sistema de control de malos olores. El control de malos olores en una planta de tratamiento de aguas Página 25 residuales hace viable su instalación prácticamente en cualquier lugar, pues es uno de los problemas más importantes asociados con el rechazo de la población a estos sistemas de saneamiento. (Marquez, 2003) En la Figura 3.2 se muestra un esquema de una planta de tratamiento de agua, donde se señalan las posibles fuentes de mal olor y su tratamiento. Figura 5: esquema de planta de tratamiento. En el caso de plantas de tratamiento anaerobias que tratan aguas residuales con compuestos de azufre oxidados: el tiosulfato, sulfito o sulfatos tienden a reducirse a sulfuro. Estos tipos de aguas residuales son producidos por la industria petroquímica, la del procesamiento fotográfico, la del papel y la Página 26 de los ingenios azucareros. Hay una gran necesidad de desarrollar tecnologías para remover el H2S del agua debido a su alta toxicidad, propiedades corrosivas, mal olor y demanda de oxígeno (Janssen et al., 1995). Clasificación de los malos olores: Gases inorgánicos que incluyen al sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico (H2S) y al amoníaco (NH3). Ácidos como el acético, láctico y butírico Los altamente tóxicos como el índole, skatole, fenoles y mercaptanos Las aminas como la cadaverina y la putrescina. El H2S es el constituyente más característico de los gases producidos en los sistemas anaerobios y uno de los principales compuestos responsables de la generación de malos olores en plantas de tratamiento. Es por ello que gran cantidad de trabajos de investigación para el control de olores en el mundo se refieren al tratamiento de H2S. Otros compuestos presentes son el sulfuro de carbonilo (COS), disulfuro de carbono (CS2), mercaptanos de bajo peso molecular (R-SH), tiofenos (CH4S), sulfuro de dimetilo ((CH3)2S), disulfuro de dimetilo ((CH3)2S2) y disulfuro de trimetilo ((CH3)2S3). Página 27 Sistemas de tratamiento de malos olores Los sistemas de tratamiento para la eliminación de H2S, en general, pueden ser clasificados como tratamientos fisicoquímicos o biológicos. Los sistemas que se puede emplear para el control del olor son los tratamientos con Ozono (O3) (Márquez, 2003) y el tratamiento con Cloro (Cl-1) los cuales hablaremos a continuación. Tratamiento con Ozono (O3) El Ozono (O3), es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3). Los tratamientos con ozono permiten un mayor poder de desinfección, así como la eliminación de olores. Tiene uso industrial como precursor en la síntesis de algunos compuestos orgánicos, y sobre todo, como desinfectante. Su principal propiedad es que es un fortísimo oxidante. El Ozono se puede producir artificialmente mediante un generador de ozono. Algunos usos del Ozono: Eliminación de Olores y desinfección en ambientes interiores Tratamientos de agua potable (residual e industrial) Página 28 Eliminación de gérmenes (Bacterias, Virus, Hongos.) Entre otros. El Ozono incrementa la oxigenación del agua; es un agente potabilizador (3000 veces más efectivo que el Cloro y 600 veces más rápido). Propicia un agua más clara y elimina la turbidez. Elimina agentes patógenos suspendidos en el agua; es un excelente desodorante natural que elimina olores y sabores no deseados. Elimina el manejo de productos químicos en la desinfección de aguas y es idóneo para el lavado de productos alimenticios, haciéndolos mucho más sanos. Excelente en el tratamiento de aguas para riego, incrementando la absorción de nitratos por parte de la panta. El Ozono es un agente liberalizador, un agente desinfectante capaz de otorgar cualidades mayores que las obtenidas por el cloro, bajo unas condiciones suministros de seguridad sustancialmente sanos mayores propiciando y unos ecológicos. (http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65) La desinfección con ozono se utiliza generalmente en plantas de tamaño mediano o grande, una vez que el agua residual haya recibido por lo menos tratamiento secundario. Además de la desinfección, otro uso común del ozono en el tratamiento del agua residual es el control de malos olores. Página 29 El tratamiento con ozono tiene la capacidad de lograr niveles más altos de desinfección en comparación con el cloro o la luz ultravioleta; sin embargo, los costos de inversión así como los gastos de mantenimiento no son competitivos con las alternativas disponibles. Por lo tanto, el ozono es utilizado con poca frecuencia, principalmente en casos especiales en los cuales otras alternativas no son efectivas. (http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65) Ventajas: El ozono es más eficaz que la utilización del cloro para la desinfección o destrucción de virus y bacterias. El proceso de ozonización utiliza un período corto de contacto (aproximadamente de 10 a 30 minutos). No existen residuos peligrosos que necesiten ser removidos después del proceso de ozonización porque el ozono se descompone rápidamente. Después del proceso de ozonización, los microorganismos no crecen nuevamente, a excepción de aquellos que están protegidos por las partículas en la corriente de agua residual. El ozono es generado dentro de la planta, existiendo así muy pocos problemas de seguridad industrial asociados con el envío y el transporte. Página 30 El proceso de ozonización eleva la concentración de oxígeno disuelto (O.D.) del efluente. El incremento de O.D. puede eliminar la necesidad de reaereación y también puede incrementar el nivel de O.D. en la corriente de agua receptora. (http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65) Desventajas La baja dosificación puede no desactivar efectivamente algunos virus, esporas o quistes. El proceso de ozonización es una tecnología más compleja que la cloración o la desinfección con luz ultravioleta, por lo cual se requieren equipos complicados y sistemas de contacto eficientes. El ozono es muy reactivo y corrosivo, requiriendo así de materiales resistentes a la corrosión tales como el acero inoxidable. El proceso de ozonización no es económico para las aguas residuales con altas concentraciones de sólidos suspendidos (SS), demanda bioquímica del oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno, o carbono orgánico total. El ozono es extremadamente irritante y posiblemente tóxico, así que los gases de escape que salen de la cámara de contacto deben ser destruidos para evitar que los trabajadores estén expuestos a ellos. Página 31 El costo del tratamiento puede ser relativamente alto en cuanto a la inversión de capital y la demanda de energía eléctrica(http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=65) Cloro-gas La desinfección con cloro es la más utilizada en las plantas de tratamiento por su bajo costo y alta eficiencia si se aplica en las concentraciones adecuadas; es versátil, se usa como desodorizante y como oxidante para remover fierro (Fe+2) y manganeso (Mn+2). Aunque no cumple con todas las características adecuadas para ser el desinfectante ideal porque: Es potencialmente dañino al hombre (dosis excesivas) Su sabor no es agradable en concentraciones superiores a 1 mg/l Puede formar por reacción compuestos tóxicos El agua tratada efluente no debe contener lodos del tratamiento, que indica un tratamiento deficiente y disminuye sustancialmente la eficiencia de la cloración. En su caso son necesarios dosis muy altas de cloro para lograr el cloro residual libre (CRL) requerido. En la tabla 1 se enlistan algunas ventajas y desventajas de utilizar el cloro como medio de desinfección y controlador del mal olor en las plantas de tratamiento de agua residual. Página 32 VENTAJAS DESVENTAJAS Desinfectante efectivo El cloro residual se mantiene y vigila con peligrosa y de manejo delicado. facilidad Sustancia El tiempo de contacto requerido es mayor que el de otros desinfectantes. El efecto germicida puede mantenerse a gran longitud Genera varios subproductos tóxicos. Usos auxiliares como control de olores y desinfección de las instalaciones de la Si la toxicidad residual es alta, planta decloración. Oxida los sulfuros Oxida hierro, manganeso y debe reducirse a través de otros compuestos inorgánicos que pueden dar color o provocar sedimentos Tabla 1 Ventajas y desventajas del cloro. Página 33 VII. Plan de actividades Actividad Enero Febrero Marzo Abril 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Investigación inicial Visita a la planta sur Identificación y análisis de las causas del olor Asistencia al curso sobre Revisión de Criterios de Diseño y Evaluación de PTARM Análisis de la información Elaboración de reporte técnico Presentación de reporte técnico en la empresa Página 34 VIII. Recursos materiales y humanos Recursos materiales: Se contó con la disposición de las instalaciones de la planta de tratamiento Sur de la CEA, así como la disponibilidad de información para el planteamiento de las posibles causas del olor en la planta de tratamiento, obtenidas en un curso sobre PTARM. Recursos humanos: En el desarrollo del proyecto se contó con el apoyo de los operadores de la planta de tratamiento, y de los encargados del laboratorio de la misma, Gustavo e Iván. Así como la supervisión del Químico Juan Ciro Rivera Solís. Página 35 IX. Desarrollo del proyecto Investigación inicial En esta etapa se investigó en diversas fuentes de información como: bibliografía, páginas de internet, revistas y folletos electrónicos, presentaciones de expertos y conferencias, relacionados con los procesos de tratamiento de aguas residuales municipales (PTARM) y la generación del mal olor en los mismos. Visita a la planta de tratamiento de agua residual municipal sur En esta etapa del proyecto se realizaron recorridos por la planta de tratamiento durante dos semanas, para entender su operación e identificar los puntos en los que se origina el problema del mal olor en la misma, así como para obtener información relacionada con su operación y los análisis de agua realizados tanto al influente como al efluente, lo cual no fue posible debido a las políticas de confidencialidad de la CEA. Identificación y análisis de las causas del mal olor. En esta sección se mencionan algunos datos obtenidos de la manera de operación que llevan a cabo en la planta tratamiento y se identificaron los puntos de mayor generación del mal olor dentro de la misma, conforme a lo investigado se elaboró un diagrama de flujo que se muestra en la figura 7, para Página 36 dar una idea del recorrido del agua residual dentro de la planta durante el proceso que se le da actualmente, ya que no se proporcionó la suficiente información para visualizar correctamente el problema de la generación de olores. Entrada del agua residual Pretratamiento (Rejas y Rejillas) Tratamiento Anaerobio Filtros percoladores Sedimentador primario Caja de repartición Sedimentador secundarios Laberinto de cloración Salida de agua tratada Espesador de lodos Lodo Agua Salida de lodo tratado Figura 7. Diagrama de flujo del proceso de tratamiento en la planta sur. En el diagrama se puede visualizar de una manera muy general el camino que recorre el agua residual desde su arribo hasta su salida de la planta y también se plantea la dirección de los lodos generados. Página 37 Los siguientes datos recabados sobre la planta de tratamiento de agua residual sur son: La población considerada para el gasto inicial era de 120,000 habitantes. La planta fue diseñada para tratar 500 l/s, pero actualmente trata 350 l/s. El agua que entra al tratamiento procede de casas, hoteles, industria, pipas, etc. El pH aproximado para el tratamiento del agua entrante se encontró en un rango de 9.0. Las pipas que transportan aguas residuales no pueden ser descargadas en el influente de la planta, hasta que se haya realizado un análisis detallado al agua a descargar. El cárcamo de recepción cuenta con rejillas de dos y una pulgada de separación. En el canal desarenador se observa basura después de las rejillas. El Pretratamiento cuenta con cinco bombas, de las cuales sólo trabajan dos, las otras tres se mantienen como reserva; estas envían 125 l/s a la laguna anóxica o reactor anaerobio. Se colocaron dos componentes a la planta para mejorar su funcionamiento y llevan operando aproximadamente dos años, los cuales son el cárcamo dos y la laguna anóxica mejor conocida como reactor anaerobio. Página 38 Se pudo observar lodo muerto y nata en la laguna anóxica, esto se verifico con la toma y análisis de una muestra. En la laguna anóxica se retiran los desechos con la ayuda de una pala y es donde comienza el mal olor en conjunto con la cárcamo dos, por consecuencia de los gases producidos por las bacterias anaerobias que son las que actúan en esta sección de la planta. Después del reactor anaerobio el agua pasa a la caja repartidora que es la que se encarga de distribuir el agua al sedimentador primario y de ahí pasa a los filtros percoladores, sedimentador secundario y por ultimo al espesador de lodos. Los sedimentadores primarios y secundarios, filtros percoladores y espesadores de lodos están diseñados en forma de cono para facilitar la purga de lodos y gran parte de los mismos se encuentra enterrado por la irregularidad terreno en donde fueron ubicados. En el mantenimiento de los sedimentadores primarios, se limpian las orillas de los vertederos. Este se realiza cada tercer día y en el caso de los sedimentadores secundarios, diario para mantenerlos de una manera presentable. Los sedimentadores, filtros percoladores y espesadores cuentan con rastras en el fondo para favorecer la purga de lodos. Los brazos del filtro percolador funcionan por el flujo de agua (hidráulicos) Página 39 En los percoladores se encontraron larvas que forman la parte principal de la biomasa que es empleada en este tipo de tratamiento. El mantenimiento de los filtros percoladores se realiza cuando se observa la acumulación de la biomasa. Este se lleva a cabo inundando los filtros y retirando el exceso de larvas con una red. Este tipo de mantenimiento se realiza mensualmente. En los sedimentadores secundarios se le agrega cloro, ya que el laberinto de cloración no funciona y en este último se alcanza a observar larva muerta. El lodo que se purga de los reactores causa mal olor, por la inactividad y falta de aireación, otra causa puede ser que no es purgado, sino hasta que se encuentra en su capacidad máxima o se encuentra en un agua séptica y por consiguiente las bacterias aerobias que se encuentran en el lodo mueren y se descomponen provocando el mal olor, al mismo tiempo creando un ambiente próspero para el crecimiento de las bacterias anaerobias. Después de los espesadores de lodos, el lodo es mandado a un filtro banda, en esta fase se le agrega un polímero, el lodo es utilizado como abono para parcelas. Desde su construcción la planta nunca ha parado de laborar. El agua se recircula en la noche para que los reactores no se paren y no ocurra ningún desperfecto. Página 40 Una parte del agua tratada se manda al canal que corre por la parte trasera de la PTAR, para ser usada en el riego agrícola. Se observó que la mayoría de las tuberías, puentes, barandales y medidores de pH de los reactores no funcionan, esto es observable porque se nota con mucha claridad la corrosión que presentan por el pH que contiene el agua. La planta cuenta con un pequeño módulo para tratar 20 l/s de agua residual, pero actualmente sólo procesa 8 l/s y su operación se basa en la NOM-003-SEMARNAT-1997 “Límites Máximos Permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público”. Página 41 X. Resultados obtenidos Se investigó la causa teórica por la que se genera el mal olor en la planta de tratamiento de agua residual municipal sur y se obtuvo información bibliográfica sobre métodos o sistemas para controlar los malos olores. Página 42 XI. Análisis de riesgo Para poder realizar correctamente cualquier análisis a la planta se necesitan las memorias de cálculo de diseño, contar con acceso a los resultados obtenidos de sus análisis y saber que tan frecuente se realizan capacitaciones al personal, así como el mantenimiento que se realiza a las unidades de tratamiento. Lo anterior es complicado saberlo porque las políticas de seguridad de la CEA prohíben saber al personal externo, como consecuencia tenemos que falta mucha información para poder indagar de manera más concreta en el proyecto y saber con exactitud los puntos de generación del mal olor. Página 43 XII. Conclusiones No se pudieron cumplir los objetivos por la única complicación que se presentó durante todo el proyecto, que fue la falta de acceso a la información correspondiente y adecuada para la correcta elaboración del reporte y proyecto. Con base en los temas expuestos en el curso de Revisión de Criterios de Diseño y Evaluación de PTARM, la emisión de malos olores puede ser indicación de un mal diseño u operación; así mismo, se comentó que para tener un buen funcionamiento de cualquier planta, en este caso la planta sur, sólo se tiene que utilizar un método ya sea aerobio o en su caso anaerobio. Página 44 XIII. Recomendaciones Para el beneficio de la comunidad aledaña a la planta de tratamiento de agua residual sur como para sus trabajadores, es importante revisar la memoria de cálculo de su construcción (si es que cuenta con una) para ver si su construcción fue correctamente hecha en base a los cálculos obtenidos en la memoria y si no es así, buscar la forma de corregir el error cometido. Dar una mejor capacitación al personal que labora en la planta sobre la operación y el mantenimiento de la planta. Evaluar la planta cada dos a cinco años por comodidad y ahorro de dinero, en periodo de estiaje y lluvias, durante 5 días consecutivos, tomando muestras simples y compuestas según los parámetros de calidad definidos para la evaluación. Dar mantenimiento a la planta en su estructura, aparte de que da una buena presentación también incluye el área de seguridad para los trabajadores. Página 45 XIV. Referencias bibliográficas Bibliografía Dickson, T. R. (2002). QUÍMICA ENFOQUE ECOLÓGICO. Editorial Limusa. Domingo Jiménez Beltrán, F. d. (1993). Introducción a los procesos de tratamiento de aguas residuales. Barcelona, España: REVERTÉ, S. A. Huheey E. James, K. A. (1997). QUÍMICA INORGÁNICA, PRINCIPIOS DE ESTRUCTURA Y REACTIVIDAD. Oxford. I. P. Mujllónov, A. Y. (s.f.). TECNOLOGÍA QUÍMICA GENERAL 2. INDUSTRIAS QUÍMICAS MÁS IMPORTANTES. Mir Moscú. José Ferrer Polo, A. S. (s.f.). TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES. Alfaomega. Juan Manuel Morgan Sagastume, S. R. (s.f.). MALOS OLORES EN PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: SU CONTROL A TRAVÉS DE PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS. Ciudad Universitaria, Coyoacan, México D.F., México. Lerma González, H. D. (2003). Presentación de informes. Bogotá, Colombia: Ecoe Ediciones. M. en C. Violeta E. Escalante Estrada, D. M. (Julio 2003). IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN. México D.F., México: Comision Nacional del Agua. Página 46 Marquez, J. F. (2003). Control de malos olores en un sistema integral de tratamiento de aguas residuales para casa habitación. Ciudad Universitaria, Coyoacán, D.F., México. . Ollervides, J. G. (2013). Tecnología disponible y criterios de selección de sistemas de tratamiento. S. J. R. Querétato. R., R. C. (1992). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES. Universidad Autónoma Metropolitana. Ramalho, R. S. (s.f.). Tratamiento de aguas residuales. REBERTÉ, S. A. Villela, Y. I. (2005). desarrollo e implementacion del cálculo de incertidumbre en los parametros: DBO5, grasas y aceites en aguas residuales y residuales tratadas. Querétaro. Walter J. Weber, J. R. (s.f.). CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA, PROCESOS FISICOQUÍMICOS. Revertér S. A. Página 47 Páginas de internet consultadas. http://www.slideshare.net/luislas/tratamiento-primario-de-aguasresiduales http://www.cyclusid.com/tecnologias-aguas-residuales/tratamientoaguas/tratamiento-terciario/ http://www.cyclusid.com/tecnologias-aguas-residuales/tratamientoaguas/tratamiento-secundario/ http://tratamiento-agua.8m.com/1.htm http://civilgeeks.com/2010/09/29/tratamiento-terciario-de-aguasresiduales/ http://www.bscpozono.com/index.php?option=com_content&view=article &id=47&Itemid=65 http://www.bibliotechnia.com Página 48