introduccion tratamiento aguas residuales

7/27/2019 Introduccion Tratamiento Aguas Residuales

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE SANTO DOMINGO

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCIONAGUAS RESIDUALES

ING. LEONARDO PEREZ G.

SANTO DOMINGO, D.N.2005


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INDICE GENERAL DE PRESENTACION

INTRODUCCIONPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAOBJETIVOS DEL PROYECTO

CAPITULO I RESEA HISTORICACAPITULO II AGUAS RESIDUALESCAPITULO III TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALESCAPITULO IV SISTEMAS BIOLOGICOS A IMPLEMENTAR


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INTRODUCCION


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El crecimiento poblacional y las crecientes actividades industriales en el mundo, han sido responsables de la alta

velocidad de generacin de polucin, las cuales deterioran el medio ambiente, agravan las condiciones de salubridad y

la calidad de vida.


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la calidad de vida.


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la calidad de vida.


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Las aguas que han sido utilizadas y que han perdido su calidad por la adicin

de elementos ajenos a ella, cambiando sus caractersticas fsicas y qumicas

por el resultado de su uso, son las aguas residuales. Se trata de aguas con un

alto contenido en elementos contaminantes, que a su vez, van a afectar

aquellos sistemas en los que son evacuadas.


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Cuando un vertido de agua residual sin tratar llega a un cauce, produce varios efectos sobre l:

1. Cubriendo la vegetacin de las riberas con residuos slidos gruesos, tales comoplsticos, restos de alimentos, etc.

2. Acumulacin de slidos sedimentables en el fondo, tales como arenas y materia orgnica, etc.

3. Por descomposicin de la materia orgnicaconsumo del oxgeno disueltoy formacin de compuestos amoniacales.

4. Formacin de malos olores poragotamiento del oxgenodisuelto.

5. Se registran grandes cantidades de microorganismos entre los que pueden haberelevado nmero de patgenos.6. Tambin es posible la presencia de contaminacin porcompuestos qumicos txicos o inhibidores de seres vivos.


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Casi todos los ros de la Repblica Dominicana que estn siendo usados como fuentes de agua potable estn

severamente contaminados. As mismo, los acuferos usados como fuentes de agua potable estn siendo contaminados

con plaguicidas, fertilizantes, y compuestos qumicos peligrosos. Algunos organismos han declarado que la mitad de

la poblacin dominicana recibe agua no apta para consumo.


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Mundial(datos de UNESCO)

Personas que carecen de acceso al agua potable. 1,000 millones 1.4 millones

En Rep. Dominicana(datos de OMS)

De la poblacin:


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Personas que carecen de un saneamiento adecuado. 2,400 millones 1.8 millones


De la poblacin:


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Personas que carecen de un saneamiento adecuado. 2,400 millones 1.8 millones

Mortalidad anual en nios menores de cinco aos, 11 millones 10 mil(principalmente a causa de enfermedades evitables).


De la poblacin:


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De todas las personas quemurieron solo por causa de infecciones diarreicasen 2001,

el 70% (1.4 milln) eran nios.

Nios

70%

Adultos

30%


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Aproximadamente tres cuartas partes de toda la contaminacin que llega a los

ocanos provienen de las actividades humanas en la tierra.


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Ms de la mitad de la poblacindominicana vive a menos de 160 kilmetros de las

costas, y nuestras poblaciones costeras estn creciendo rpidamente.

Aproximadamente el 90% de todos los residuos municipales e industriales sin

tratar son descargados en el mar, lo cual est ocasionando severas condiciones de

contaminacin.

Lo ms importante es reducir el flujo de contaminacin.


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Lo ms importante es reducir el flujo de contaminacin.


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Debido a la ausencia de plantas de tratamientos la contaminacin fecal u orgnica llega directamente a los ros y los

mares, y constituyen el caldo de cultivo ideal para las enfermedades cutneas, las infecciones urinarias, las otitis, y

dems.


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Se debepromover el tratamiento de las aguas residuales, para disminuir los niveles de contaminacin en las fuentes

receptoras y por ende los riesgos potencialespara la salud pblica y el ambiente acutico.

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Los primeros esfuerzos del hombre dentro de la Ingeniera Sanitaria fueron dirigidos a larecoleccin y transporte de las aguas residuales y no a su tratamiento.

El tratamiento y evacuacin de las aguas residuales slo recibe alguna atencin en Inglaterra,como resultado de las epidemias del clera de los aos 1848 y 1854 que produjeron ms de 25,000muertes.

A principios del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el vertidodirecto de desechos en los ros provocaba problemas sanitarios.

La sedimentacin, la precipitacin qumica y el filtro de arena intermitente fueron los primerosprocesosde tratamiento utilizados. Tambin se introdujo la fosa sptica como mecanismo para eltratamiento.

Los lodos activados, proceso de tratamiento biolgico aerobio, se remontan a 1882 cuando seinvestig en Inglaterra la aireacin de aguas negras en tanques para acelerar la oxidacin de lamateria orgnica. Este proceso fue desarrollado por Ardern y Lockett en 1914.

Hacia 1887 se establece en Estados Unidos la Estacin Experimental Lawrence, para el estudio deltratamiento de aguas de abastecimiento y aguas residuales. Las investigaciones efectuadas alldieron como resultado la adopcin de nuevos mtodos intensivos de tratamiento, que aun en la

actualidad son utilizados.

HISTORIA DEL DESARROLLO DE LA INGENIERIA SANITARIA ENTIEMPOS ANTIGUOS

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CAPITULO I RESEA HISTORICA

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Las primeras obras de alcantarillado en nuestra isla fueron construidas por Nicols de Ovando, entre 1502y 1509, en el rea de La Atarazana de la zona colonial, con descarga sobre el Ro Ozama.

En 1916 Santiago construa su acueductoy luego se iniciaba, en la parte alta de la ciudad, la construccindel alcantarillado sanitario.

Entre los aos 1926 y 1929 la firma Gonzlez Ferrer, de Puerto Rico, construye el primer acueducto deSanto Domingo desde el Ro Isa, afluente del Ro Haina (sistema de gravedad) y simultneamente seconstruye el alcantarillado sanitario descargando en el Mar Caribe.

Una gran matriz de 36" de dimetro fue colocada a lo largo de la Avenida Independencia, internndosecomo emisor submarino en el Mar Caribe en una longitud de unos 100 metros. Este gran programa estuvoa cargo de la firma Lock Joint Pipe Co, de Estados Unidos de Norteamrica.

A partir de 1954 y hasta 1961 se construa el alcantarillado sanitario de San Cristbal, cuya matrizdescargaba en el Mar Caribe, Boca de Nigua, fue la segunda ciudad del pas a la cual se le construyalcantarillado sanitario.

En 1959, la firma del Ing. Luis M. Bonnet prepar un Plan Maestro del Alcantarillado Sanitario de SantoDomingo.

En el ao 1962 surge el Instituto Nacional de Aguas Potables y Alcantarillados (INAPA).Entre 1966 y 1978 se construyen tanques Imhoff seguidos de filtros percoladores y lagunas facultativas.Mltiples sistemas con lagunas de aireacin seguidas por lagunas de acabado. Se inician procesos de

lodos activados con el uso de la aireacin extendida, terminando el tratamiento con clarificadores de flujoascendente y alta rata, con recirculacin de lodos.

EVOLUCIN HISTRICA DE LOS SISTEMAS SANITARIOS EN LAREPBLICA DOMINICANA

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Entre 1966 - 1978 se construyeron, entre otras:

1- Alcantarillado Sanitario de San Juan de La Maguana, con planta de tratamiento.2- Alcantarillado Sanitario de Puerto Plata,con planta de tratamiento.3- Alcantarillado Sanitario de La Vega,Laguna.4- Alcantarillado Sanitario de Higuey,Lagunas.5- Alcantarillado Sanitario de San Francisco de Macors,Lagunas.6- Alcantarillado Sanitario de San Pedro de Macors,Laguna.

7- Alcantarillado Sanitario de Saman,con Laguna.8- Alcantarillado Sanitario de Ban,con Lagunas.9- Alcantarillado Sanitario de Moca,con tratamiento.10-Alcantarillado Sanitario de Monte Cristi(Parcial) con tratamiento.11- En San Cristbal se construy una planta de tratamiento con Laguna, eliminando la lnea quellevaba al Mar Caribe las aguas negras.12- Expansin del Alcantarillado Sanitario de Santiago. Construccin de una gran planta de

tratamiento.13- Inicio de la construccin del Alcantarillado Sanitario de Barahona,con planta de tratamiento14- Alcantarillado Sanitario de Las Matas de Farfn,con tratamiento en Lagunas.15- Alcantarillado Sanitario de Salcedo,con Lagunas.

En el ao 1973, se cre la Corporacin del Acueducto y Alcantarillado de Santo Domingo (CAASD),

Con el desarrollo turstico se construyeron sistemas de alcantarillado sanitario en los polos en

desarrollo.

EVOLUCIN HISTRICA DE LOS SISTEMAS SANITARIOS EN LAREPBLICA DOMINICANA

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La ciudad de Santo Domingo cuenta con:

27% de cobertura de alcantarillado sanitario. con una longitud estimada de 540 Km de redes.132,000 viviendas conectadas.

Se estima que 1.25 millones de habitantestiene servicio de alcantarillado sanitario.Slo el 10% de las aguas recolectadas por alcantarillado sanitario van a plantas de tratamiento(2.7%), no necesariamente recibiendo una depuracin adecuada.

Segn el (INDRHI), existen 35 sistemas independientes que descargan sus aguas residualesde la siguiente forma:

1 descarga a un afluente del Ozama.4 descargan al Ro Isabela.7 vierten sus aguas residuales al subsuelo.10 descargan al Ro Ozama.13 descargan al Mar Caribe.

SITUACIN ACTUAL INFRAESTRUCTURA SANITARIA DE LA CIUDAD DESANTO DOMINGO

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Plantas de tratamiento existentes:

Cabe sealar que existen 13 plantas de diferentes modalidades de tratamiento, distribuidas entoda la geografa del Distrito Nacional, con una capacidad total instalada de depuracin es parauna poblacin de 190,000 habitantes aproximadamente. Sin embargo, se podra afirmar quede estas plantas, ninguna esta en funcionamiento en la actualidad.

Planta de: Estado:1. - "Las Caobas". Eliminada nunca funcion adecuadamente, la sustituir la planta de Guajimia.2. - "Los Tres Brazos". No esta funcionando, debe ser rediseada.3. - "Los Ros". Funcionando muy precariamente, la CAASD prev su ampliacin y rehabilitacin.4. - "Los Jardines". Funcionando precariamente, la CAASD prev su ampliacin y rehabilitacin.5. - "Lotes y Servicios". No esta funcionando.6. - "Salom Urea, en Sabana Perdida".No esta funcionando.

7. - "Hainamosa". No esta funcionando.8. - "Barrio INVI" en Los Alcarrizos. No esta funcionando.9. - "Urb. Villa Satlite". Funcionando precariamente.10. - "Barrio Obrero" de Los Alcarrizos.No esta funcionando.11. - "La Cinaga". Funcionando precariamente y generalmente se pasa sin tratamiento alguno.12. - "Caballona" en Los Alcarrizos. No esta funcionando.13. - "Boca Chica". En ampliacin.

SITUACIN ACTUAL INFRAESTRUCTURA SANITARIA DE LA CIUDAD DESANTO DOMINGO

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CAPITULO II AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales son las aguas que han sido utilizadas y que han perdido su calidadpor la adicin de elementos ajenos a ella y que cambian sus caractersticas fsicas yqumicas, por el resultado de su uso.

Contaminantes Efectos causados por la descarga del

agua residual en aguas superficiales

Sustancias que consumen oxgeno

(MO* biodegradable).

Agotamiento del oxgeno, condiciones

spticas.

Slidos suspendidos Depsito de lodo; desarrollo de

condiciones anaerbicas.

Nutrientes: Nitrgeno

Fsforo

Crecimiento indeseable de algas y plantas

acuticas.

Microorganismos patgenos Comunicacin de enfermedades.

Materia txica

Metales pesados

Compuestos orgnicos txicos

Deterioro del ecosistema; envenenamiento

de los alimentos en caso de acumulacin.

Materia Orgnica refractaria(Difcil de degradar

biolgicamente)

Resisten el tratamiento convencional, peropueden afectar el ecosistema.

Slidos inorgnicos disueltos

Cloruros

Sulfuros

pH

Incremento del contenido de sal.

Olores; H2S Molestia pblica

Contaminantes en el agua residual

*MO: Materia orgnica. Fuente: Alaerts (1995)

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Tienen un origen: domsticoindustrialsubterrneo (infiltracin)

meteorolgico (pluviales)

Las aguas residuales domsticas son aquellas que se han utilizado en usos domsticos(inodoros, fregaderos, lavadoras, lavabos, fregaderos y baos).

Para conocer sus caractersticas, las mediciones ms comunes se basan en:el contenido en slidos.

la demanda bioqumica de oxgeno (DBO5).la demanda qumica de oxgeno (DQO).el pH.

La DBO5 es la cantidad de oxgeno empleado por los microorganismos a lo largo de un periodode cinco daspara descomponerla materia orgnica de las aguas residuales a una temperatura

de 20 C.

De modo similar, la DQO es la cantidad de oxgeno necesario para oxidarla materia orgnica pormedio de dicromato en una solucin cida y convertirla en dixido de carbono y agua.

El pHmide la acidez de una muestra de aguas residuales.


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Composicin media de las aguas residuales domesticas.Fuente: Metcalf & Eddy (1985).

AGUA RESIDUAL DOMESTICA

AGUA99.9%

SLIDOS0.1%

INORGANICOS30%

ORGANICOS70%

Protenas40-60%

Carbohidratos25-50%

Grasas10%

Detritos mineralespesados

Sales Metales

COMPOSICION

Las aguas residuales contienenslidos, lquidos y gases.

Los slidos segn su composicin pueden serorgnicos o inorgnicos y segn su presentacindisueltos, sedimentables, en suspensin o en flotacin.

Entre los gases se encuentran el oxgeno disuelto, el acido sulfhdrico, el anhdrido carbnico, elmetano, entre otros.

Por lo general, las aguas residuales urbanas llevan algunos lquidos voltiles como gasolinas,alcoholes, etc.


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COMPOSICIN TPICA DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS

ConcentracinConstituyente

Unid. Fuerte Media Dbil

Slidos Totales mg/1 1200 720 350Slidos Disueltos Totales mg/1 850 500 250

Fijos mg/1 525 300 145

Voltiles mg/1 325 200 105

Slidos Suspendidos mg/1 350 220 105

Fijos mg/1 75 55 20

Voltiles mg/1 275 165 80

Slidos Sedimentables ml/1 20 10 5

Demanda Bioqumica de Oxgeno mg/1 400 220 110Carbono Orgnico Total mg/1 290 160 80

Demanda Qumica de Oxgeno mg/1 1000 500 250

Nitrgeno (total en la forma N) mg/1 85 40 20

Orgnico mg/1 35 15 8

Amoniaco libre mg/1 50 25 12

Nitritos mg/1 0 0 0

Nitratos mg/1 0 0 0

Fsforo (total en la forma P) mg/1 15 8 4

Orgnico mg/1 5 3 1

Inorgnico mg/1 10 5 3

Cloruros mg/1 100 50 30

Alcalinidad (como CaC03) mg/1 200 100 50

Grasa mg/1 150 100 50

Sulfato mg/1 34 22 12

Coliformes totales N/100 ml 107 - 109 107 - 108 106 - 107

Compuestos orgnicos voltiles g/1 >400 100 - 400


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COMPOSICION BIOLOGICA

Organismosvivos

Animales

Vegetales

Mohos

Bacterias

AlgasVirus

Protozoarios

Metazoarios

Aerobias

Anaerobias

FacultativasAuttrofas

Parsitas

Saprofitas


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CAPITULO III TRATAMIENTO DE LASAGUAS RESIDUALES

Una vez claros los lmites de calidad del vertido y las garantas que ste debe cumplir, se

tiene en cuenta una amplia gama de variables tales como:

Tamao de la poblacin servida.Tipo de contaminacin.Variaciones de carga y caudal en el tiempo.Disposicin de los residuos generados.Capacidad de infiltracin del terreno.Costo del suelo.Impactoambiental.

La depuracin de las aguas residuales requiere una serie de operaciones que incluyenprocedimientos:

Mecnicos.Qumicos.Biolgicos.Fisicoqumicos.

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PROCESOS MECANICOS

Tanque de homogenizacin Disminuye los efectos devariaciones de caudal.

Cribado o rejilla Separa material grueso del agua, protegiendo los equipos deltaponamiento o interferencia causado por trapos, tarros y objetos grandes.

Desarenador Separa del agua cruda la arena, grava, partculas gruesas ensuspensin u otro material slido pesado, evitando depsitos en las obrasde conduccin, protegiendo las bombas de la abrasin y evitandosobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento.

Trampa de grasa Diseado para retener las grasas y aceites, previniendo el taponamiento

de las tuberas y el efecto deletreo que puedan tener ellas sobre laaccin bacterial y la sedimentacin del tratamiento posterior.


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PROCESOS FSICO-QUMICOS

Coagulacin Consiste en dosificar en el agua un producto coagulante capaz de neutralizar la cargade los coloides y formar flculos.

Floculacin El coagulante introducido da lugar a la formacin del flculo, pero es necesario

aumentar su volumen, su peso y sobre todo su cohesin; para ello se efecta unadosificacin de floculante.

Sedimentacin El agua, despus de la dosificacin de coagulante y floculante, pasa atravs de unas conducciones tranquilizadoras, permitiendo que los flculos, por sumayor peso, sedimenten en el fondo.

Tratamient. de lodos Se realiza la digestin y estabilizacin del mismo, llevndolo de crudo a digerido.

Lecho de secado Proceso de secado de lodos. Buscan reducir el agua del lodo a menos de un 85%.Ocurre gracias al drenaje, la evaporacin y la transpiracin.

Desinfeccin Se realiza con la intencin de eliminar los microbios patgenos.El mtodo ms utilizado en nuestro pas es la cloracin.


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PROCESOS BIOLOGICOS

Objetivos:

La coagulacin y eliminacin de los slidos coloidales no sedimentables y la estabilizacin de lamateria orgnica, siendo el principal objetivo reducir el contenido orgnico.

Clases de procesos biolgicos

Aerobios: Son realizados pormicroorganismos cuyo metabolismo tiene lugar enpresencia de oxgeno disuelto.

Anaerobios: Son realizados pormicroorganismos cuyo metabolismo se realiza enausencia de oxgeno.

Facultativos: Son indiferentes a la presencia de oxgeno disuelto.


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PROCESOS BIOLOGICOS

Aerobios(presencia de oxgeno)

Anaerobios(ausencia de oxgeno)

Lodos Activados

Filtros percoladores

Lagunas de estabilizacin

Convencionales.

Mezcla completa.Aireacin por etapa o escalonada.Aireacin graduada.Aireacin modificada.Contacto y estabilizacin.Aireacin extendida (prolongada).Canal o zanja de oxidacin.Biodiscos.

Lagunas aerobias.Lagunas aireadas.Lagunas facultativas.

Baja carga o convencionales, sinrecirculacinAlta carga, con recirculacin.

Fosa sptica

Tanque Imhoff

Lagunas anaerobias

Reactores anaerobios

Los ms conocidos:Sistema de Contacto de fangos.Sistema de Lecho de fangos o lecho suspendido.Sistema de Lecho fijo o filtro.Sistema de Lecho extendido y fluidizado.

Los biodiscos son como una combinacin de los procesos de lodos activados y filtros percoladores, siendo la diferencia con esteltimo proceso, que los microorganismos son pasados a travs del agua residual y no stas a travs de los microorganismoscomo en el filtro percolador.


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PROCESOS BIOLOGICOS

Aerobios(presencia de oxgeno)

Anaerobios(ausencia de oxgeno)

RESULTADOS COMPARATIVOS ENTRE LOS PROCESOS BIOLGICOSAEROBIOS Y ANAEROBIOS

-Baja produccin de lodos.-Menores costos de operacin.-No requiere de energa.-Acepta altas cargas orgnicas.-Requerimiento bajo de nutrientes.-Se requiere pequea rea superficial.-95% de C es convertido en biogas; 5% estransformado en biomasa microbiana.-90% de la energa es retenida como CH4, 3-5%

es perdido como calor, 5-7%es almacenada en labiomasa.-Degrada compuestos policlorados.-Largos periodos de arranque.-Las bacterias anaerobias son muy susceptiblesde inhibicin.

-Mayor eficiencia de remocin.

-Periodos de arranque cortos.-Tecnologa establecida.-Requerimiento de grandes reas, noen el caso de los biodiscos.-50% de C es convertido en CO2, 40-50% esincorporado dentro de la masa microbiana.-60% de la energa es almacenada en la nuevabiomasa, 40% es perdido como calor.

-Requerimiento de energa para aireacin.-Limitacin de cargas orgnicas.-Sensible a economa de escala.

La digestin anaerobia normalmente requiere de un adecuado post-tratamiento para la remocin

de la DBO remanente, amonio y compuestos de mal olor.


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No todas las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) son iguales, ni cumplenlas mismas especificaciones.

Criterios importantes para la seleccin de tratamientos de aguas residuales

1. El mtodo debe proveer una eficiencia de tratamiento en la remocin.

2. La estabilidad del sistema respecto a interrupciones en la fuente de energa, picos decarga, interrupcin en la alimentacin y/o contaminantes txicos.3. La flexibilidad del proceso con respecto a la escala a la cual es aplicada, posibilidadesde ampliacin y posibilidad de mejorar la eficiencia.4. El sistema debe sersimple en su operacin, mantenimiento y control.5. Bajo requerimiento de rea.

6. Bajo nmero de etapas de procesos (diferentes) requeridos.7. El tiempo de vida del sistema debe ser largo.8. Disposicin del lodo.9. No debe ser acompaada con mal olory problemas de malestar en la gente.10. Disponer de experiencia en el manejo del sistema.


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