HOMOGENEIZACION

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HOMOGENEIZACION

DE AGUAS RESIDUALES

1.- INTRODUCCION

En casi todas las instalaciones de tratamiento de aguas residuales se producen variaciones tanto del caudal de agua residual como de su concentración.

La homogeneización del caudal es una medida que se emplea para superar los problemas de explotación que estas variaciones provocan en las instalaciones, y para mejorar la efectividad de los procesos de tratamiento situados aguas abajo. No son habitualmente empleados en las plantas de tratamiento urbanas debido a los grandes caudales que normalmente se tratan en estas plantas y a que la variabilidad de concentración de las aguas residuales urbanas no es significativa.

Sin embargo suele ser una operación de gran importancia en el caso de las depuradoras industriales, donde encontramos normalmente una gran variabilidad de caudales y concentraciones que hacen más complejo el proceso de tratamiento. La homogeneización consiste, en amortiguar por laminación las variaciones de caudal, con el objeto de conseguir un caudal constante o casi constante. Esta técnica puede aplicarse en diversas situaciones, entre las que se encuentran:

 Caudales en tiempo seco.

 Caudales procedentes de redes de alcantarillado separativas en épocas lluviosas.

 Caudales procedentes de redes de alcantarillado unitarias, combinación de aguas pluviales y aguas residuales sanitarias.

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En la aplicación de la homogeneización de caudales en línea, la totalidad del caudal pasa por el tanque de homogeneización. Este sistema permite homogenizar las concentraciones de los diferentes constituyentes y amortiguar la variación de los caudales de forma considerable. En la disposición en derivación, sólo se hace pasar por el tanque de homogeneización el caudal que excede un límite prefijado (también se denomina depósito pulmón, al cual se alivian los caudales que exceden del máximo de diseño de la planta). Aunque con este segundo sistema se minimizan las necesidades de bombeo, la homogenización de la concentración de los diferentes constituyentes no es tan alta como con el primero.

2.- VENTAJAS

a) Mejora del tratamiento biológico, ya que eliminan o reducen las cargas de choque, se diluyen las sustancias inhibidoras, y se consigue estabilizar el pH.

b) Mejora de la calidad del efluente y del rendimiento de los tanques de sedimentación secundaria al trabajar con cargas de sólidos constantes.

c) Reducción de las superficies necesarias para la filtración del efluente, mejora de los rendimientos de los filtros y posibilidad de conseguir ciclos de lavado más uniformes.

d) En el tratamiento químico, el amortiguamiento de las cargas aplicadas mejora el control de la dosificación de los reactivos y la fiabilidad del proceso. Aparte de la mejora de la mayoría de las operaciones y procesos de tratamiento, la homogeneización del caudal es una opción alternativa para incrementar el rendimiento, de las plantas de tratamiento que se encuentran sobrecargadas.

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La ubicación óptima de estas instalaciones debe determinarse, para cada caso concreto, realizando un estudio detallado de las diferentes posibilidades, en función del tipo de tratamiento, de las características de la red de alcantarillado y de las del agua residual. También es necesario considerar la integración de las instalaciones de homogeneización en el diagrama de flujo de los procesos de tratamiento.

En ocasiones, puede resultar más interesante situar la homogeneización después del tratamiento primario y antes del biológico.

Si las instalaciones de homogeneización se sitúan por delante de la sedimentación primaria y del tratamiento biológico, el proyecto debe tener en cuenta la provisión de un grado de mezclado en el depósito de homogenización suficiente para prevenir la sedimentación de sólidos y las variaciones de concentración y dispositivos de aireación suficientes para evitar los problemas de olores.

4.- SISTEMA DE HOMOGENEIZACIÓN: EN LÍNEA O EN DERIVACIÓN

La adopción de un sistema de homogeneización en línea permite amortiguar considerablemente las cargas de constituyentes en los procesos de tratamiento que tengan lugar a continuación, mientras que la efectividad de la homogeneización en derivación es bastante menor.

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Diagramas de flujo típicos de una planta de tratmiento incorporando homogenización del caudal: a) en línea, b) en derivación (Metcalf& Eddy, 1995)

5.-VOLUMEN NECESARIO DEL TANQUE DE HOMOGENEIZACIÓN

El tanque de homogenización consiste en un gran depósito de aguas residuales donde se busca homogeneizar el flujo entrante, tanto en caudal como en composición.

Dicho tanque asegura la entrada a la estación depuradora de un caudal constante, amortizando las variaciones de caudal durante el tiempo.

El volumen necesario se determina a partir de un gráfico de caudales a tratar (Figura 1), en el que se representa las aportaciones acumuladas a lo largo del día. En el mismo gráfico se muestra también el caudal medio diario, representado por la pendiente de la recta que va desde el origen hasta el punto final del gráfico.

Para determinar el volumen necesario, se traza una línea paralela a la que define el caudal medio diario tangente a la curva de los volúmenes de aportación acumulados. El volumen necesario viene determinado por la distancia vertical desde el punto de

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tangencia a la recta que representa el caudal medio. Si una parte de la curva de aportaciones acumuladas queda situada por encima de la línea que representa el caudal medio, modelo de flujo b), la curva de aportaciones acumuladas debe limitarse con dos líneas paralelas a la del caudal medio y tangentes a la curva de caudales acumulados en los puntos externos. En este caso, el volumen necesario será igual a la distancia vertical que separa a las dos rectas que limitan la curva de caudales acumulados. Este procedimiento proporciona los mismos resultados que si se sustrajera del caudal real que se presenta cada hora, el caudal medio horario y se representara la curva de volúmenes acumulados resultantes. En este caso, los puntos inferior y superior de la curva se determinarían trazando las tangentes con líneas horizontales.

La interpretación física de las gráficas de la Figura 1 es la siguiente. En el punto de tangencia inferior (modelo de flujo a), el tanque de homogeneización está vacío. A partir de este punto, dado que el caudal que entra es superior al caudal medio, (la pendiente de la curva de aportaciones es superior al caudal medio), el tanque de homogeneización empieza a llenarse, hasta alcanzar la medianoche, momento en el que empieza a vaciarse de nuevo (la pendiente es menor que el caudal medio). Para el modelo de flujo b), en el punto de tangencia superior el tanque está completamente lleno.

En la práctica, el volumen del tanque de homogeneización debe ser superior al determinado por consideraciones teóricas, hecho que se deriva de tener en cuenta los siguientes factores:

a) El funcionamiento continúo de los equipos de aireación y mezclado no permiten un vaciado total, a pesar de que pueden adoptarse configuraciones y estructuras especiales.

b) La recirculación de sobrenadantes y filtrados exige un volumen adicional, caso de que el retorno se realice al tanque de homogeneización (práctica no recomendada).

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c) Debe contemplarse la posibilidad de imprevistos y de cambios no previsibles en los caudales diarios.

A pesar de que no se puede dar un valor fijo, el volumen adicional puede variar entre el 10 y el 20% del valor teórico.

Figura 1. Diagrama de masa esquemáticos para la determinación del volumen de homogenización necesario para dos tipos de variaciones de caudales (Metcalf&

Eddy, 1995)

Fuente: Extracto de los manuales del curso de Contaminación de Aguas y Procesos

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