ESTRUCTURA DEL ZANJON DE OXIDACION CONVENCIONAL

Una planta de tratamiento a base de zanjones de oxidación es un proceso de lodos activados con mezcla completa, del tipo de aireación extendida, el cual utiliza un canal o varios canales concéntricos y de recirculación como tanque de aireación y mezcla. Como equipo de aireación para proveer oxígeno, mezclado y su apropiada recirculación del licor mezclado se usan aireadores mecánicos de tipo hélice, soplador, cepillos u otros dispositivos. La cantidad de oxígeno disuelto alrededor del canal puede variar significativamente, lo cual es importante para ciertos modos de operación, especialmente para la remoción de nitrógeno. El licor mezclado se hace airear y recircular a través del canal por medio de rotores de cepillo, aireadores de disco, tubos de aireación o difusores de burbujas. El proceso de mezclado provee al sistema de dos requerimientos esenciales. Primero, el oxígeno necesario para promover el crecimiento microbiano y segundo, las velocidades de flujo.

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La planta típica de un zanjón de oxidación no incluye sedimentación primaria, utilizan un solo canal concéntrico, un sedimentador secundario y lechos de secado de lodos. Los canales de aireación tienen profundidades entre 1,2 y 1,8 m con paredes laterales a 45°; sin embargo, se construyen también canales más profundos de 3,0 a 3,6 m. En general el zanjón se reviste de concreto o de otro material apropiado para prevenir la erosión y la infiltración. Los aireadores pueden instalarse fijos o flotantes, sobre uno o más sitios a lo largo del canal para suministrar suficiente velocidad dentro del zanjón, generalmente mayor de 0,30 m/s, así como para mantener el nivel de oxígeno disuelto requerido y los sólidos del licor mezclado en suspensión.

“La mayoría de los cepillos opera a velocidades de 60 a 110 RPM, sumergidos 5 a 30 cm, y producen tasas de transferencia de oxigeno entre 1,5 y 10 kg O2/h.

Generalmente se instalan dos aireadores como mínimo para asegurar la aireación permanente del licor mezclado. La unidad de salida del sedimentador puede ser una caja con una compuerta de madera que permita variar el nivel del agua en el zanjón y ajustar la inmersión de las paletas del cepillo de aireación. Para el sedimentador secundario se utilizan cargas superiores de diseño de 15 a 20 m3_/d

para caudales promedio y de 40 a 80 m3_{/d para caudales pico; se recomiendan}

profundidades de 3,0 a 4,2 m. El zanjón de oxidación, adecuadamente diseñado y operado, prevee remociones promedio de DBO y SS mayores del 85%; tiene capacidad de afectar un nivel alto de nitrificación por el tiempo de retención prolongado (24 horas) y contar con edades de lodos mayores de diez días. El zanjón de oxidación también se ha usado para remover nitrógeno mediante la producción de zonas aerobias y anóxicas dentro del canal, controlando la tasa de transferencia de oxígeno para que el OD de licor mezclado se agote en una porción del canal de aireación. La fuente de carbono para la desnitrificación, en la zona anóxica, se provee, en estos casos, alimentando el residuo crudo al canal, aguas arriba del inicio de la zona anóxica; con una operación cuidadosa se pueden lograr remociones de nitrógeno del 80%. Para una construcción económica, el zanjón debe localizarse con su longitud en paralelo con las curvas de nivel y el terreno debe permitir flujo por gravedad” (Romero, 2000)

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FUENTE: (Romero, 2000)  EQUIPOS DE AIREACIÓN

ILUSTRACIÓN 10 ROTOR DE AIREACIÓN.

FUENTE: (Kjaer, 2011)

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FUENTE: (Kjaer, 2011)

Los requerimientos que se deben cumplir para los equipos aireadores para el zanjón de oxidación son los siguientes:

 Satisfacer la DBO del residuo.

 Satisfacer la respiración endógena de la biomasa.  Atender la demanda por nitrificación.

 Proporcionar una mezcla adecuada en el reactor.

 Mantener una concentración mínima de oxígeno disuelto

“Los tanques de aireación pueden ser cuadrados o rectangulares y pueden estar provistos de uno o más aireadores, la profundidad y el ancho de los tanques de aireación depende del tamaño del aireador. Por ejemplo, la profundidad y el ancho apropiado para un aireador de 7.5 kW sería de 2.5m y 10m, respectivamente. En general, los requerimientos de potencia para mantener un régimen de flujo completamente mezclado, con aireadores mecánicos, por ejemplo, varía entre 20 y 40 w/m3, dependiendo del diseño del aireador y de la geometría del tanque”. (Funeque, 2004)

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 CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE AIREACIÓN

Loa equipos de aireación normalmente utilizados en el tratamiento de las aguas residuales se clasifican en dos grandes grupos:

a. AIREADORES SUPERFICIALES

Por aspersión y turbulencia en la superficie del agua. Pueden ser de eje vertical o de eje horizontal.

ILUSTRACIÓN 12 AIREADOR DE CEPILLO DE EJE HORIZONTAL.

FUENTE: (Funeque, 2004)

ILUSTRACION 13 AIREADOR DE EJE VERTICAL.

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 “Los aireadores mecánicos superficiales consisten en propulsores parcialmente sumergidos cuyos motores están conectados a estructuras flotantes o fijas. Se utilizan para producir una fuerte agitación en el agua residual, permitiendo la entrada de aire y facilitando la disolución del oxígeno en el agua a través de la interface agua–aire. Los propulsores se fabrican en acero, hierro, aleaciones no corrosivas o plásticos reforzados con fibra de vidrio”. (Kjaer, 2011)

 Los aireadores superficiales se clasifican de acuerdo con el tipo de propulsor o con la velocidad de rotación del mismo: centrífugos, radial-axial o axial; baja o alta velocidad.

 Los propulsores centrífugos pertenecen a la categoría de baja velocidad y van conectados a un moto-reductores.

 Los aireadores de flujo axial operan a alta velocidad. Estos propulsores están conectados directamente al motor eléctrico.

 Los aireadores de alta velocidad, por lo regular, se instalan sobre plataformas flotantes. Por esa razón se utilizan muy frecuentemente en lagunas aireadas

b. AIREADORES SUMERGIBLES

Se subdividen a su vez en los siguientes sistemas:

 Sistemas de aireación difusa: Están constituidos por difusores sumergidos en el agua residual, conectados a una red de tuberías que se alimenta de aire y oxígeno puro mediante sopladores (compresores). Los factores de importancia son el área de contacto de la burbuja con el agua y la cantidad de agua que mueven las burbujas. (Funeque, 2004)

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ILUSTRACIÓN 14 AIREACIÓN DIFUSA.

FUENTE: (Funeque, 2004)

Los sistemas de aireación difusa se clasifican de acuerdo con el tamaño de la burbuja (gruesa o fina). Entre mayor sea el área superficial de la burbuja mayor será la transferencia de aire en el agua. Por eso una reducción en el tamaño de la burbuja magnifica considerablemente el área superficial de contacto. (Funeque, 2004)

 Aireadores de turbina: Consisten en inyectores que combinan agua y aire bajo determinadas condiciones de presión, producen un chorro de agua que contiene burbujas de aire, los cuales generan un movimiento horizontal del agua ya que en sentido vertical presentan deficiencias en la mezcla, es por esa razón que los sedimentos tienen a volverse anaerobios. En comparación con los aireadores superficiales las finas burbujas de aire pueden ser, en términos de energía hasta 5 veces más eficientes que los aireadores mecánicos. (Funeque, 2004)

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ILUSTRACIÓN 15 AIREADORES DE TURBINA.

FUENTE: (Funeque, 2004)

TABLA 2 POTENCIA DEL EQUIPO Y DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE.

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TABLA 3 EQUIPOS DE AIREACIÓN.

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8. DISEÑO ZANJON DE OXIDACION MUNICIPIO DE BOJACÁ