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Tratamiento de aguas residuales

DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. PROCESOS BIOLÓGICOS DE LICOR MEZCLADO Y BIOPELÍCULA. Parte 1 de 10

DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.  PROCESOS BIOLÓGICOS DE LICOR MEZCLADO Y  BIOPELÍCULA.  Parte 1 de 10

M. I. DAVID GÓMEZ SALAS

CONTENIDO

TÍTULO PÁGINA

1. PREMISAS PARA DEDUCCIÓN DE UNA ECUACIÓN GENERAL DE DISEÑO APLICABLE A PROCESOS DE LICOR MEZCLADO Y BIOPELÍCULA. 1

2. CINÉTICA DE REACCIÓN DE SEGUNDO ORDEN EN  RÉGIMEN NO ESTACIONARIO 2

3. CINÉTICA DE REACCIÓN DE SEGUNDO ORDEN EN RÉGIMEN ESTACIONARIO 8

4. CINÉTICA DE REACCIÓN DE SEGUNDO ORDEN PARA PROCESOS DE LICOR MEZCLADO, EN RÉGIMEN ESTACIONARIO. 14

5. EJEMPLO: LODOS ACTIVADOS CONVENCIONALES 17

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Educación y cultura, Física y Química, Matemáticas, Tratamiento de aguas residuales

Fábrica de microorganismos Autor David Gómez Salas

Los sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales se pueden ver como fabricas de microorganismos y con ese enfoque es fácil intuir las condiciones de operación que deben prevalecer en una planta de tratamiento de aguas residuales para que que sea exitosa.

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Educación y cultura, Tratamiento de aguas residuales

Introducción al tratamiento de aguas residuales domésticas - Autor David Gómez salas

Introducción al tratamiento de aguas residuales domésticas - Material gratuito

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Educación y cultura, Tratamiento de aguas residuales

MICROESFERAS DE QUITOSÁN PARA DESCONTAMINAR AGUAS RESIDUALES

El desarrollo y la industrialización suponen un uso intensivo del agua y la generación de un gran número de residuos contaminantes, muchos de los cuales van a parar a los caudales o a los mantos freáticos. Algunas fuentes de contaminación son de origen natural, como el mercurio, metal pesado que se encuentra en la corteza de la Tierra y en los océanos.

En tanto, las de origen humano, como la derivada del uso de colorantes de la industria textil (residuos difíciles de eliminar en plantas de tratamiento convencionales), se acumula en zonas concretas y muchas veces es más peligrosa que la natural.

Patricia Miranda Castro, académica de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán de la UNAM, en colaboración con un estudiante de la primera generación de la licenciatura en Tecnología, propuso un proceso de adsorción (de mercurio) y degradación fotocatalítica (de rojo de metilo) mediante el empleo de microesferas de quitosán impresas molecularmente, como una opción para el tratamiento de aguas residuales corrompidas con metales pesados y colorantes textiles.

El mercurio es un metal pesado mutágeno, teratógeno y carcinogénico; su acumulación en el ambiente afecta los cuerpos de agua, lo que podría intoxicar a peces y hortalizas consumidas por el humano. En tanto, los colorantes textiles también tienen implicaciones en la salud humana y en el medio ambiente, explicó la responsable del Laboratorio de Biotecnología de la entidad multidisciplinaria.

Las pequeñas esferas fueron impresas molecularmente, es decir, antes de la formación de estas estructuras “les pegamos el mercurio para que éste atrajera, de manera selectiva, el metal que se encontraba en las aguas residuales formuladas en laboratorio. Para la degradación del rojo de metilo, las esferas se prepararon con dióxido de titanio, donde se lleva a cabo una reacción fotocalítica a fin de efectuar la degradación”, detalló.

El quitosán es un biopolímero derivado de la quitina, que se obtiene del caparazón de artrópodos; se comporta como un policatión (más de una carga positiva), propiedad que hace que capture otras moléculas con carga contraria, en este caso el mercurio.

El polímero (semejante a las hojuelas) fue disuelto y la solución, que se tornó viscosa, fue goteada en un contraión para formar las pequeñas canicas. “Es un proceso fácil, pero en este caso, haberle adicionado el mercurio al quitosán antes de formar la esfera hace que molecularmente quede impresa dentro de éstas”.

Las pruebas se realizaron, incluso, con aguas que contenían una concentración de contaminantes mil veces superior a la permitida por la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales. “Los resultados nos mostraron la adsorción de 99.95 por ciento, en el caso del mercurio, y de 86.5 por ciento de degradación fotocatalítica de rojo de metilo”.

Estas pequeñas pelotas pueden usarse de nuevo. Una vez que han capturado el contaminante se colocan en una solución que las lava y deja listas para su reutilización; además, son biodegradables y biocompatibles, abundó la universitaria, con más de dos décadas dedicadas al estudio del quitosán.

Las esferas fueron probadas bajo normas que aseguraban que el agua tratada de esa manera estaba libre de contaminantes; no llega a tener el nivel de potable, pero sí se lograron niveles muy altos de descontaminación, aclaró Miranda Castro.

Otras aplicaciones

La quitina se encuentra en gran cantidad en la naturaleza; todo el reino de artrópodos (arácnidos, insectos y crustáceos) la posee. Ese polímero se transforma en quitosán en el laboratorio para obtener mayores propiedades de aplicación.

A lo largo de 23 años de investigación, la universitaria lo ha aplicado en diferentes rubros, por ejemplo, en el área médica para obtener una piel artificial útil en la regeneración de quemaduras y úlceras, que ya se ha probado en humanos; como andamio de reemplazo de hueso en animales. En el ámbito de los alimentos, para la elaboración de recubrimientos de frutos y vegetales para evitar la putrefacción y alargar su vida útil.

Asimismo, en el terreno de los fármacos desarrolló un termogel para la liberación prolongada de medicamento o células, mientras que en el de los alimentos elaboró galletas de avena adicionadas con quitosán para disminuir los niveles de colesterol.

Ahora, como parte de un nuevo estudio en frijol, la experta ha convertido en quitosán al gorgojo que ataca a esta leguminosa para que la planta desarrolle mecanismos de defensa en contra de la misma plaga mediante la inducción de producción de quitinasas.

Por último, planteó que se requieren más trabajos, sobre todo de escalamiento, para probar las microesferas con diversos metales, así como hacer labor de ingeniería para llevarlo a la aplicación. “La investigación tiene múltiples perspectivas porque se trata de un producto noble y barato que puede contribuir en diversas áreas”.

Boletín UNAM-DGCS-005

Ciudad Universitaria.

3 de enero de 2016

Educación y cultura, Posgrados, Tratamiento de aguas residuales

Tratamiento biológico de las aguas residuales. Autor David Gómez Salas

Recomiendo que el tratamiento biológico de las aguas residuales, sea analizado como un proceso cuyo objetivo es producir microorganismos que se alimentan con la materia orgánica que contienen las aguas residuales. Por lo tanto se debe proporcionar las mejores condiciones para que los microorganismos coman y respiren.

En virtud de que este artículo contiene figuras, para leerlo hay que hacer click en el enlace siguiente:

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Educación y cultura, Tratamiento de aguas residuales

Tips para ingenieros. Relleno sanitario y composteo. Parte 1. Autor David Gómez Salas

En las ciudades, con frecuencia se presentan el problema de la disposición de la basura orgánica y el problema de la disposición de lodos orgánico provenientes de las plantas de tratamiento de aguas residuales.  Se presenta a continuación un ejemplo de solución: Establecer un relleno sanitario que cuente con una planta para hacer composta. La planta de composteo permite producir abono orgánico.

Haz click en la imagen de abajo para ver el plano completo, click sobe la imagen el plano.

Residuos sólidos urbanos, Salud, Tratamiento de aguas residuales

Tips para ingenieros. Flujo del agua en el biofiltro. Autor David Gómez Salas

Flujo del agua residual en el biofiltro

Autor MI David Gómez Salas

El agua residual se bombea al biofiltro y sube por un tubo central el cual alimenta a los brazos distribuidores que son tubos horizontales con orificios a lo largo de los brazos, estos brazos giran lentamente y van rociando el agua residual sobre la superficie superior del biofiltro. El giro de los tubos se puede lograr de dos maneras. Con el impulso del agua que sale por los orificios del tubo o bien mediante el uso de un motor en el extremo del tubo el cual impulsa una rueda que corre sobre el muro perimetral.

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El agua desciende por el medio plástico, mojando la superficie del medio plástico. Sobre esta superficie se va creando una película de microorganismos (biopelícula), tal como crece el moho en la paredes húmedas de las piedras que existen en las orillas de los arroyos. Los microorganismos que conforman la película adherida al medio plástico se alimentan de la materia orgánica disuelta que contiene el agua residual que resbala sobre ellos. Los microorganismos toman el oxígeno para respirar del aire que fluye por los espacios libres.

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De esta forma van creciendo cada vez más microorganismos formando nuevas capas sobre las capas de microorganismos ya existentes. Cuando la película biológica alcanza mayor espesor, las capas de microorganismos que están abajo no pueden alimentarse, ni respirar; en consecuencia mueren. Al morir la biopelícula se desprende de la superficie plástica, quedando es área libre para iniciar el crecimiento de una nueva capa de microorganismos.  Es  un proceso repetitivo continuo.

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La grumos de biopelicula que se desprenden del medio plástico, son arrastrados por el flujo del agua residual y en forma de sólidos suspendidos salen del biofiltro por la parte inferior, de donde se descargan a un sedimentador secundario.

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Los sólido se sedimentan en el sedimentador secundario y se retiran por el fondo de para su tratamiento. El agua clarificada sale del sedimentador secundario por la parte superior.

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En la figura siguiente se muestra el flujo del agua residual entre un tanque de bombeo con doble cámara y el biofiltro. Este sistema permite la recirculación del agua al biofiltro.

Tratamiento de aguas residuales

Tips para ingenieros. BIOFILTRO. Plano 5 de 5. Autor David Gómez Salas

Recuerda que este plano forma parte de un grupo de cinco planos

Haz click en la imagen siguiente para abrirla completa y después puedes ampliarla hasta que la veas con nitidez. Pano 5 de 5.

Tratamiento de aguas residuales

Tips para ingenieros. Biofiltro Plano 3 de 5. Autor David Gómez Salas

Recuerda que este plano forma parte de un grupo de cinco planos

Haz click en la imagen siguiente para abrirla completa y después puedes ampliarla hasta que la veas con nitidez

Tratamiento de aguas residuales

Tips para ingenieros. Biofiltro Plano 2 de 5. Autor David Gómez Salas

Muchas veces los ingenieros que se inician en el diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales, desean conocer un plano a nivel de proyecto ejecutivo. No para copiarlo, porque el diseño siempre es específico para cada caso. Pero les ayuda ver un plano y elaborar ellos el suyo, intentando  siempre que el nuevo plano sea más explicito que los que ve.

El plano es el lenguaje que utiliza el ingeniero para dar a conocer lo que se desea construir. Debe ser claro, específico y completo para que los constructores puedan ejecutar la obra sin ninguna duda.

Para ver el BIOFILTRO - plano 2 de 5, haz click en la imagen y la imagen se puede ampliar  para ver bien el plano, resolución completa.

Recuerden cada biofiltro se diseña de acuerdo al caudal de aguas residuales a tratar y el nivel de remoción de DBO que se desea alcanzar.

Tratamiento de aguas residuales
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