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Pre-Tratamiento y Tratamiento de Aguas Residuales

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(1)PRETRATAMIENTO PLANTAS DE AGUAS RESIDUALES.

(2) Pretratamiento El pretratamiento es el conjunto de operaciones, fundamentalmente de tipo físico y mecánico, que permite eliminar sólidos de gran tamaño, arenas, gravas, grasas y aceites, que puedan dar problemas en las etapas posteriores. En esta etapa se producente Residuos Sólidos Urbanos (RSU’s), lodos contaminados y un efluente parcialmente descontaminado que será objeto de tratamiento por el resto de las unidades mejorando su rendimiento. El correcto diseño y posterior mantenimiento de la etapa de pretratamiento son aspectos de gran importancia, pues cualquier deficiencia en los mismos repercutirá negativamente en el resto de las instalaciones originando obstrucciones de tuberías, válvulas y bombas, desgaste de equipos, formación de costras, etc..

(3) Etapa. Objetivo. Unidades Representativas. Tipo de fenómenos principales involucrados. Niveles de eficiencia. Pretratamient o. Remover sólidos gruesos para evitar atascos, abrasión y daños a tuberías, bombas, equipos y a otros elementos de la depuradora.. · Pozo de gruesos. Físicos.. No se considera que se logren remociones significativas en DBO y SST. · Rejillas · Desarenador · Desengrasador · Tanque de Igualación u homogenización (efluentes industriales, especialmente) · Tanque de neutralización (efluentes industriales, especialmente). Químicos (neutralización)..

(4) Esquema del pretratamiento de una EDARU.

(5) DESBASTE • El desbaste se conoce también como cribado y se hace, de manera frecuente, mediante la instalación de rejillas metálicas de diferentes características de diseño y operación, dependiendo del tipo de agua a tratar.. • Es la operación utilizada para separar material grueso del agua, mediante el paso de ella por una criba o rejilla. Los elementos flotantes como plásticos, trozos de madera y ramas, entre otros, deben ser retirados en el desbaste. • Esta unidad no es prescindible en ninguna depuradora y es independiente de la existencia o no, del pozo de muy gruesos..

(6) • En el tratamiento de aguas residuales se usan rejillas gruesas, principalmente de barras o varillas de acero, para proteger bombas, válvulas, tuberías y equipos, etc. • Las plantas de tratamiento de agua residual industrial pueden o no requerir de rejillas, según la característica del residuos. • A medida que el material se acumula sobre la rejilla, ésta se va taponando y la pérdida de energía aumenta, por lo que el diseño estructural debe ser el adecuado para impedir la rotura de la rejilla cuando está taponada..

(7) Corte de un sistema de desbaste usando rejillas (una gruesa y otra fina) de limpieza mecánica. Imagen tomada de: http://www.consorcioaa.com/cmscaa/export/sites/default/imgs/2.desbaste.gif.

(8) Clasificación de las rejillas de desbaste Las rejas pueden clasificarse según: • Su limpieza • Manual • Mecánica • Su separación entre barrotes • Fina: entre 0,5 y 1,5 cm de separación • Media: entre 1,5 y 5,0 cm de separación • Gruesa: mayor a 5,0 cm de separación • Su inclinación • Verticales: a 90° respecto de la horizontal • Inclinadas: entre 60 y 80° respecto de la horizontal.

(9) El tamaño de los barrotes usados en las rejillas, dependerá del tamaño de los materiales que se pretende retener, con el fin de que sean lo suficientemente fuertes para que no se deformen. Para rejillas gruesas se usan barrotes de entre ½ y 1 pulgada (1,3 a 2,5 cm) de diámetro (o de ancho) y para las finas, de entre ¼ y ½ pulgada (0,6 a 1,3 cm)..

(10) Rejillas de limpieza manual Se instalan en depuradoras pequeñas y son inclinadas usualmente a 60° respecto de la horizontal para facilitar las labores de limpieza del operario. El operario retira los sólidos retenidos en la rejilla con ayuda de un rastrillo u otra herramienta similar dentada y los dispone temporalmente en una lámina perforada o canastilla, conocida como depósito escurridor, para eliminar el agua. Posteriormente, estos desechos se llevan a incineración o a un relleno sanitario..

(11) Rejilla media con lámina perforada para escurrimiento del material extraído..

(12) Operario retirando manualmente los sólidos retenidos en la rejilla. No cuenta con una canastilla o lámina de escurrimiento.

(13) Rejillas de limpieza mecánica Llamadas también rejillas de limpieza automática; éstas suelen instalarse en depuradoras grandes cuyos grandes caudales arrastran ingentes cantidades de materiales gruesos de forma permanente, que no podrían ser evacuados manualmente.. Estas rejillas suelen ser verticales, con inclinaciones que varían entre los 80 y 90° respecto de la horizontal Los mecanismos de limpieza son variables dependiendo del fabricante; los más usuales son los de barras dentadas o los de peines giratorios..

(14) Rejilla de limpieza mecánica con peine giratorio..

(15) Rejilla de limpieza mecánica.

(16) Diseño del desbaste • Los criterios de diseño de las rejillas se fundamentan en las velocidades de paso del flujo de aguas residuales, a través de ellas. • Esta velocidad no debe ser tan baja que promueva la sedimentación de sólidos en el canal ni tan alta que genere arrastre de sólidos ya retenidos por los barrotes de la reja..

(17) Criterios de diseño de las rejillas de desbaste Parámetro. Valor o rango. Velocidad mínima de paso. 0,6 m/s (a caudal medio. Velocidad máxima de paso. 1,4 m/s (a caudal punta). Grado de colmatación estimado entre intervalos de limpieza. 30%. Pérdida de carga máxima admisible. 15 cm (a caudal medio).

(18) Una vez se tengan definidas las dimensiones del canal de desbaste, el área del canal en la zona de la rejilla se puede calcular con la siguiente expresión:. Donde, AR : área útil del canal en la zona de la rejilla (m2) Bc : ancho del canal (m) L : luz o espacio entre barrotes (m) b : ancho de los barrotes (m) G : grado de colmatación (usualmente se adopta un valor de 30%).

(19) Debido a que los barrotes restan área útil del canal, incrementando la velocidad del flujo entre la rejilla, se hace necesario, en ocasiones, incrementar el ancho del canal en la zona donde está ubicada la criba o aumentar la profundidad. Zona de rejillas (Romero Rojas, 1999).

(20) Para estimar el ancho o la profundidad en la zona de la rejilla, se puede emplear la siguiente expresión:. Donde, P Q Vp L b Bc G. Profundidad en la zona de rejillas (m) caudal de aguas residuales (m3/s) velocidad de paso entre la rejilla (m/s) luz o espacio entre barrotes (m) ancho de los barrotes (m) ancho del canal (m) Grado de colmatación de la rejilla.

(21) La pérdida de carga generada por la rejilla diferencia de altura de la lámina de agua antes y después del paso por la rejilla se puede calcular con esta expresión propuesta por Lozano-Rivas.. Donde,. H pérdida de carga generada por la rejilla (m) Vp velocidad de paso del agua a través de la rejilla (m/s).

(22) El número de barrotes se puede calcular con la siguiente:. Donde, N número de barrotes BR ancho del canal en la zona de rejilla (m) L luz o espacio entre barrotes (m) b ancho de los barrotes (m).

(23) Cantidad de sólidos retenidos por las rejillas Tipo de rejilla. Cantidad de sólidos retenidos. Fina. 5 a 12 mL/d*hab. Gruesa. 12 a 25 mL/d*hab.

(24) Ejercicio Calcular el tamaño de una rejilla fina, de limpieza manual, para el canal de entrada y el caudal. (Qmd = 69 L/s. Vcanal = 0,6 m/s. Dimensiones del canal: 0,34 x 0,34 m y un borde libre de 0,35 m). La criba tendrá barrotes de 0,6 cm de ancho y 1,2 cm de separación; con una velocidad de paso en la rejilla de 0,8 m/s..

(25) Solución: Se calcula la sección o área útil del canal en la zona de la rejilla, así Donde, AR : área útil del canal en la zona de la rejilla (m2) Bc : ancho del canal (m) L : luz o espacio entre barrotes (m) b : ancho de los barrotes (m) G : grado de colmatación (usualmente se adopta un valor de 30%). La profundidad en la zona de rejilla, manteniendo el mismo ancho del canal en la zona de rejilla, será:.

(26) P Q Vp L b Bc G. Profundidad en la zona de rejillas (m) caudal de aguas residuales (m3/s) velocidad de paso entre la rejilla (m/s) luz o espacio entre barrotes (m) ancho de los barrotes (m) ancho del canal (m) Grado de colmatación de la rejilla.

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(28) Esta es una pérdida de carga aceptable. El número de barrotes será:.

(29) Desarenador En el desarenador, como lo indica su nombre, se remueven las partículas de arena y similares, que tienen un peso específico de cercano a 2,65 g/cm3 y tamaños superiores a los 0,15 mm de diámetro (e.j. cáscaras, semillas). Este tipo de partículas presentes, especialmente, en las aguas residuales urbanas y muy rara vez en las de tipo industrial, causan abrasión y daños en las tuberías y en otros equipos de la depuradora. Los desarenadores consisten, simplemente, en un ensanchamiento del canal de. pretratamiento, en donde la velocidad del agua disminuye lo necesario para permitir la sedimentación de las partículas discretas, pero no lo suficiente para que se presente asentamiento de la materia orgánica. Su diseño está soportado, entonces, en las velocidades de sedimentación de las partículas que quieren removerse, las cuales son explicadas mediante las fórmulas de Stokes (flujo laminar), Newton (flujo turbulento) y Allen (régimen transitorio)..

(30) Canales desarenadores. Foto: Enrique Padilla Díaz. Imagen tomada de: http://www.flickr.com/photos/gepadi/2109061728/in/photostream/.

(31) En los cuatro niveles de complejidad deben emplearse desarenadores cuando sea necesario cumplir con lo siguiente :. • Protección de equipos mecánicos contra la abrasión. • Reducción de la formación de depósitos pesados en tuberías, Conductos y canales. • Reducción la frecuencia de limpieza de la arena acumulada en tanques de sedimentación primaria y digestores de lodos. • Minimización de pérdida de volumen en tanques de tratamiento biológico. • Antes de las centrífugas, intercambiadores de calor y bombas de diafragma de alta presión..

(32) Localización Deben localizarse después de rejillas y antes de tanques de sedimentación primaria y estaciones de bombeo. Velocidad mínima del agua Los desarenadores deben diseñarse de manera tal que la velocidad pueda controlarse. La variación debe estar únicamente en un rango entre 0.2 m/s y 0.4 m/s. Número El número de desarenadores es característico a cada diseño. Se recomienda un mínimo de dos unidades en cualquiera de los niveles de complejidad. Cada unidad debe tener la capacidad para operar con los caudales de diseño cuando la otra. unidad está en limpieza. Tasa de desbordamiento superficial Se recomienda un rango entre 700 y 1600 m³/m²/dia. Estos valores pueden ser expresados en términos de velocidad de sedimentación, variando aproximadamente entre 30 m/h y 65 m/h.. Tiempo de retención hidráulico El tiempo de retención debe basarse en el tamaño de las partículas que deben separarse ; se recomienda un tiempo entre 20 segundos y 3 minutos. Esto se logra mediante dispositivos que permitan regular la velocidad del flujo..

(33) Componentes Esta unidad se puede dividir en cuatro partes o zonas.

(34) a) Zona de entrada Tiene como función el conseguir una distribución uniforme de las líneas de flujo dentro de la unidad, uniformizando a su vez la velocidad. b) Zona de desarenación Parte de la estructura en la cual se realiza el proceso de depósito de partículas por acción de la gravedad.. c) Zona de salida Conformada por un vertedero. de rebose diseñado para mantener una velocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada. d) Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada Constituida por una tolva con pendiente mínima de 10% que permita el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los sedimentos..

(35) • El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 8 a 16 años. • El número de unidades mínimas en paralelo es 2 para efectos de mantenimiento. En caso de caudales pequeños y turbiedades bajas se podrá contar con una sola unidad que debe contar con un canal de by-pass para efectos de mantenimiento.. Desarenador de 2 unidades en paralelo (planta)..

(36) La cantidad de arena removida por estas unidades oscila entre 5 y 40 mL por m3 de agua residual tratada para alcantarillados sanitarios, con valores típicos cercanos a los 20 mL/m3. Si la red es combinada, estos valores podrían ascender en épocas de invierno, a 200 mL/m3.. Es importante recordar que los valores que se toman para el. diseño de cualquier unidad, deben estar avalados por determinaciones en plantas piloto o en pruebas de laboratorio. Nunca deben asumirse valores de rangos dados por una normativa o por la literatura sin el debido sustento. Para el caso del diseño de un desarenador, deben efectuarse ensayos de sedimentabilidad en una columna de sedimentación..

(37) Criterios de diseño • El periodo de operación es de 24 horas por día. • Debe existir una transición en la unión del canal o tubería de llegada al desarenador para asegurar la uniformidad de la velocidad en la zona de entrada. • La relación largo/ancho debe ser entre 10 y 20. • La sedimentación de arena fina (d<0.01 cm) se efectúa en forma más eficiente en. régimen laminar con valores de número de Reynolds menores de uno (Re<1.0). • La sedimentación de arena gruesa se efectúa en régimen de transición con valores de Reynolds entre 1.0 y 1 000. • La sedimentación de grava se efectúa en régimen turbulento con valores de número de Reynolds mayores de 1 000..

(38) Parámetro Carga superficial. Valor o rango 40 a 70 m3/m2*h (a caudal punta). Tiempo de Retención Hidráulica (TRH). 100 a 300 s (a caudal punta) Más frecuentemente = 180 s. Velocidad horizontal. 0,20 a 0,40 m/s (a caudal punta). Longitud. 10 a 30 veces la altura de la lámina de agua. Altura mínima de la unidad. 1,0 m. Altura máxima de la unidad. 2,5 m.

(39) Velocidades de sedimentación para diferentes tamaños de arenas a una temperatura de 16 °C y una eliminación cercana al 90% (Moreno López, 2009-2010. Diámetro de partícula. Velocidad de sedimentación. 0,15 mm. 40 a 50 m/h. 0,20 mm. 65 a 75 m/h. 0,25 mm. 85 a 95 m/h. 0,30 mm. 105 a 120 m/h. El contenido de materia orgánica en las arenas extraídas está, usualmente, entre el 3 y el 5%..

(40) Ejemplo Determinar las características de una unidad compuesta por dos canales desarenadores que tratan un caudal punta de aguas residuales de 690 L/s. Se asume una carga superficial de 40 m/h..

(41) Cs = Carga superficial, se asume en 40 m3/m2*h = V.

(42) Parámetro Carga superficial. Valor o rango 40 a 70 m3/m2*h (a caudal punta). Tiempo de Retención Hidráulica (TRH). 100 a 300 s (a caudal punta) Más frecuentemente = 180 s. Velocidad horizontal. 0,20 a 0,40 m/s (a caudal punta). Longitud. 10 a 30 veces la altura de la lámina de agua. Altura mínima de la unidad. 1,0 m. Altura máxima de la unidad. 2,5 m.

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(46) Desarenador-Desengrasador El desarenador-desengrasador es una variante del desarenador convencional, empleado en grandes instalaciones depuradoras. En este tipo de canales aireados además de remover las arenas y otras partículas de peso específico similar, se retirarán también grasas, aceites, espumas y otro material flotante que pueden causar interferencia en los tratamientos posteriores y que, incluso, (como en el caso de las grasas) podrían promover la aparición organismos filamentosos causantes del bulking (abultamiento del lodo) en los reactores biológicos..

(47) Este tipo de unidades tienen básicamente tres zonas diferenciadas, además de las de entrada y salida: • Zona de desengrasado • Zona de desarenado • Zona de extracción de arenas.

(48) En la zona de desengrasado, un bafle disipa la energía generada por los difusores aireadores, permitiendo el ascenso, sin turbulencias, de grasas desemulsionadas, aceites y otros flotantes adheridos a las microburbujas de aire producidas por los difusores. Un dispositivo desnatador, montado sobre un puente grúa, se desplaza permanentemente por esta zona retirando los flotantes que se van acumulando. El fondo inclinado de esta zona (45° de pendiente) permite también que las arenas afectadas por la turbulencia de la aireación, rueden libres hasta el fondo de la unidad en donde se encuentra la zona de extracción de arenas..

(49) En la zona de desarenado, se ubica también el suministro de aire a través de unos difusores de poro fino, los cuales se ubican a profundidad, en la pared opuesta a la zona de desengrasado. Estos difusores provocan un movimiento de tipo helicoidal al interior de la unidad y el aire insuflado reduce los olores y ayuda en la limpieza de las arenas extraídas. Así mismo, en el fondo de esta zona, se encuentra el tubo extractor de arenas, el cual está montado sobre un puente grúa que se desplaza lentamente por toda la longitud del canal, succionando el material decantado. Los materiales extraídos, tanto flotantes como arenas, son llevados temporalmente a un contenedor para ser luego incinerados o dispuestos en un relleno sanitario..

(50) Corte de un desarenador-desengrasador. Imagen tomada de: http://wastewatertreatmentplant.wikispaces.com/file/view/Griftchamber_clip_image002_0000.jpg/ 105369573/Grift-chamber_clip_image002_0000.jpg.

(51) Desarenador-desengrasador. Imagen tomada de: http://www.vlcciudad.com/lasdepuradorasgeneran-679-toneladas-de-fangos/.

(52) Criterios de diseño para desarenadoresdesengrasadores Parámetro Carga superficial Tiempo de Retención Hidráulica (TRH). Valor o rango < 40 m3/m2*h (a caudal punta) 12 a 16 min (a caudal medio). Caudal tratado por unidad. 0,2 a 0,4 m3/s (a caudal medio). Velocidad horizontal. 0,02 a 0,07 m/s (a caudal punta). Relación Longitud/Ancho Profundidad. 3/1 a 10/1 2a5m. Relación Profundidad/Ancho. 1/1 a 3/1. Longitud. 7,5 a 25 m. Ancho Suministro de aire Profundidad de los difusores. 3a8m 0,5 a 2,0 m3/h*m3 de tanque 0,5 a 0,9 m respecto del fondo del tanque.

(53) Ejemplo Diseñar unos canales desarenadoresdesengrasadores para un caudal medio de 1,0 m3/s y un caudal punta de 2,2 m3/s..

(54) Solución: Para este caudal, se proyectarán 4 canales de desarenado-desengrasado. Cada uno tratará 0,25 m3/s de agua residual, a caudal medio. Aclaración: Para este tipo de unidades, se calculan las dimensiones del canal de desarenado. La zona de desengrasado se adiciona considerando un ancho igual a 1/3 del ancho de la zona de desarenado y una profundidad, antes del inicio de la inclinación a 45°, de 1/3 de la altura de la zona de desarenado.. Se calcula el volumen requerido por cada unidad, tomando un tiempo de retención de 15 minutos..

(55) Se tomará como valor de carga superficial, 35 m/h para el caudal punta. Con este valor, se estima el área superficial:. El área transversal de la unidad se calcula estimando una velocidad horizontal de flujo de 0,05 m/s trabajando con el caudal punta..

(56) La longitud del canal, será:. La profundidad útil del canal, será:. Relación Longitud – Ancho 20,45/2,77  7,4 Relación Profundidad – Ancho 3,98/2,77  1,44. El ancho de la unidad de desarenado, será:.

(57) Así, la relación Longitud/Ancho es de 7,4/1 y la relación Profundidad/Ancho es 1,44, que está dentro de los límites recomendados. Adicionando un tercio más del ancho de la zona de desarenado para proyectar la zona de desengrasado, la cual estará separada por una pantalla, el ancho total de la unidad será:. El suministro de aire, asumiendo un valor de 1 m3/h*m3 de tanque, será de:.

(58) TRAMPAS DE GRASA Las trampas de grasa son pequeños tanques de flotación natural, en donde los aceites y las grasas, con una densidad inferior a la del agua, se mantienen en la superficie del tanque para ser fácilmente retenidos y retirados. No lleva partes mecánicas y el diseño es parecido al de un tanque séptico. Recibe nombres específicos según al tipo de material flotante que vaya a removerse. 1. 2. 3.. Domiciliar : Normalmente recibe residuos de cocinas y está situada en la propia instalación predial del alcantarillado. Colectiva : Son unidades de gran tamaño y pueden atender conjuntos de residencias e industrias En Sedimentadores: Son unidades adaptadas en los sedimentadores (primarios en general), las cuales permiten recoger el material flotante en dispositivos convenientemente proyectados, para encaminarlo posteriormente a las unidades de tratamiento de lodos..

(59) Estas unidades se diseñan en función de la velocidad de flujo o el tiempo de retención hidráulica (TRH), ya que todo dispositivo que ofrezca una superficie tranquila, con entradas y salidas sumergidas (a media altura), actúa como separador de grasas y aceites. Las trampas de grasa deben ubicarse lo más cerca posible de la fuente de generación de estas sustancias (generalmente, corresponde al lavaplatos o similar) y antes del tanque séptico o sedimentador primario.. Esta ubicación evitará obstrucciones en las tuberías de drenaje y generación de malos olores por adherencias en los tubos o accesorios de la red. Nunca deben conectarse aguas sanitarias a las trampas de grasas..

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(61) Para estimar el caudal de diseño de la trampa de grasa, deben tenerse en cuenta las unidades de gasto de cada artefacto sanitario que se conectará a la unidad. Unidades de gasto por artefacto sanitario para el diseño de trampas de grasa. Lozano-Rivas,, 2012)..

(62) Deben asumirse las unidades de gasto, por cada grifo de cada artefacto sanitario. Una vez se tenga la contabilidad, se aplicará la siguiente expresión:. Donde, Qdiseño : Caudal de diseño de la trampa de grasa (L/s). U: Total de grifos de los artefactos sanitarios conectados a la trampa de grasa. Nunca debe diseñarse una trampa de grasa de un volumen inferior de 120 L..

(63) Tabla. Criterios de diseño de una Trampa de Grasa. Lozano-Rivas, 2012.

(64) Tabla. Dimensiones recomendadas para las trampa grasa, según el caudal de diseño. Lozano-Rivas, 2012.

(65) Ejemplo. Calcule el volumen de una trampa de grasas para un restaurante que tiene los siguientes artefactos sanitarios: · 3 lavaplatos (con 2 grifos cada uno) · 2 pocetas para lavado de traperos y otros elementos de aseo (con 1 sólo grifo).. Solución: Para estimar el caudal de diseño, se realiza la contabilidad de las unidades de gasto, así:.

(66) El caudal de diseño será:. Considerando un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 24 minutos, el volumen de la trampa de grasas será:. La trampa de grasas trabajará con un caudal de punta, aproximado de 1,59 L/s y tendrá un volumen de 2,3 m3..

(67) Corte Longitudinal de una trampa de grasas.

(68) Corte transversal de una trampa de grasas, con escurrimiento de la grasa extraida, a la derecha..

(69) Operación y mantenimiento Las trampas de grasa deben operarse y limpiarse regularmente para prevenir el escape de cantidades apreciables de grasa y la generación de malos olores. La frecuencia de limpieza debe determinarse con base en la observación. Generalmente, la limpieza debe hacerse cada vez que se alcance el 75% de la capacidad de retención de grasa como mínimo. Para restaurantes, la frecuencia de bombeo varía desde una vez cada semana hasta una vez cada dos o tres meses.. Estas unidades deben ser dotadas de las siguientes características: 1. Capacidad suficiente de acumulación de grasa entre cada operación de limpieza 2. Condiciones de turbulencia mínima suficiente para permitir la flotación del material. 3. Dispositivos de entrada y salida convenientemente proyectados para permitir una circulación normal del afluente y el efluente. 4. Distancia entre los dispositivos de entrada y salida, suficiente para retener la grasa y evitar que este material sea arrastrado con el efluente. 5. Debe evitarse el contacto con insectos, roedores, etc.

(70) POZO DE GRUESOS Se diseña especialmente para aguas residuales urbanas en donde se espera el arrastre de una gran cantidad de arenas y sólidos de gran tamaño que viajan por el alcantarillado (Ejemplo : juguetes, pedazos de madera, trapos, muebles). Su fondo suele ser troncopiramidal invertido (en forma de tolva) para evitar la acumulación de sólidos en las paredes laterales y facilitar la extracción del material retenido, mediante el accionar de una cuchara bivalva anfibia, operada por un motor electrohidráulico. Los sólidos se extraen periódicamente, se dejan escurrir y se depositan en contenedores. Este material es incinerado o dispuesto, posteriormente, en un relleno sanitario..

(71) Pozo de muy gruesos. Tomada de: http://www.consorcioaa.com/cmscaa/export/sites/default/imgs/1.entrada.gif.

(72) Contenedorparaeldepósitodelmaterialextraídodelpozodemuygruesos.Alfondo,cuchara bivalva.Imagentomadade:http://prueba2.aguapedia.org/master/formacion/edar/temario/obrallegada/17.jpg.

(73) Ilustración 8. Corte del pozo de muy gruesos. Imagen tomada de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a5/Esquema_muygruesos.png.

(74) HOMOGENIZACIÓN O IGUALACIÓN El igualamiento consiste en amortiguar las variaciones de caudal para lograr un caudal aproximadamente contante. Tiene los siguiente propósitos: • Superar los problemas operacionales causados por las variaciones de caudal. • Proveer el control adecuado de pH para minimizar los requerimientos posteriores de dosificación en procesos de neutralización. • Mejorar la eficiencia de los procesos de tratamiento biológico al controlar las cargas orgánicas. • Permitir descarga de caudales muy variables al alcantarillado municipal. • Proveer un flujo continuo en plantas muy variables al alcantarillado municipal..

(75) Se usa principalmente para igualar: • Caudales en tiempo seco. • Caudales de invierno en alcantarillados sanitarios. • Caudales de alcantarillados combinados • Caudales de plantas industriales..

(76) • La situación más habitual es que la entrada de agua residual a la planta depuradora sea variable en el tiempo, tanto en lo que respecta a caudal como a carga contaminante. • Estas desviaciones suelen ser tanto mayores cuanto más pequeña es la comunidad servida, pudiendo crear problemas en aquellos sistemas de tratamiento que no estén protegidos de los «golpes» de volumen y/o contaminación. • Estas variaciones, especialmente las de carga, dificultan el correcto desarrollo de los tratamientos, ya sean físico químico o de tipo biológico. • Las variaciones de caudal presentan problemas usualmente de tipo operativo, razón por la que los tanques de homogenización son opción para superar esta dificultad generando así efluentes constantes, además; reduce el tamaño y los costos de las unidades de tratamiento ubicadas aguas abajo. • Estrictamente se puede decir que la homogenización se refiere a unificar las características del agua residual e igualación cuando se requiere regular el flujo o caudal..

(77) Entonces se puede recurrir a la igualación de caudales y/o a la homogenización de la concentración de contaminantes. Ventajas: • Limitación de las sobrecargas hidráulicas en los sedimentadores primarios y secundarios. • Limitación de los golpes de carga orgánica en los procesos biológicos. • Posibilidad de alimentar de manera continua los sistemas biológicos de depuración lo que mejora el rendimiento. • Posibilidad de obtener mejores rendimientos en los tratamientos fisico químicos, facilitando el control de la dosificación de reactivos. • Disminución de los consumos energéticos debidos a la puntos de carga hidráulica.. Optimización de las condiciones operativas de las siguientes fases..

(78) La homogenización es una práctica útil en plantas pequeñas de tratamiento que experimentan variaciones entre los máximos y mínimos caudales y cargas contaminantes efluentes.. Se aplican dos tipos de técnicas de homogenización: Homogenización en línea: Todo el caudal de agua pasa por el tanque de homogenización. Se consigue así una buena homogenización y se amortiguan posibles variaciones de la composición de las aguas y del caudal entrante. Homogenización en derivación o paralelo: Solo la parte que supera el caudal medio diario pasa por el tanque de homogenización. Este sistema es útil en los casos en los que se esperan variaciones importantes del caudal, pero no se amortiguan los posibles cambios de composición de las aguas..

(79) Los tanques de homogenización pueden ser muy variados:. - Balsas de homogenización: Pueden contener grandes cantidades de aguas y son de construcción sencilla (zanja en el suelo recubierta con material plástico). - Tanques de homogenización metálicos: Se utilizan en estaciones depuradoras pequeñas que reciben agua con variaciones mínimas de caudal, la homogenización se realiza con mecanismos agitadores. - Homogenización con aireación: Es el que garantiza el mezclado, dificulta la formación de sedimentos, con lo que se evita la formación de fango y se inhiben las mal olientes fermentaciones anaeróbicas. En general, la homogenización constituye el último de los pre tratamientos..

(80) Para dimensionar una unidad de igualación se debe realizar un balance de masas, método “donde se compara el volumen afluente a la planta de tratamiento con el volumen de agua promedio horario para un tiempo de 24 horas”(Crites & Tchobanoglous, 2000 pág 257), en su defecto; debe medirse la variación de caudal cada hora. Si el volumen afluente es menos que el promedio, se debe drenar el tanque de homogenización; si el volumen afluente es mayor que el promedio, el tanque se comienza a llenar con el exceso del agua residual..

(81) Dimensionamiento El volumen requerido del tanque de homogenización se obtiene trazando una recta paralela a la representativa del caudal promedio diario, por el punto de tangencia más extrema, superior o inferior, de la curva de caudales acumulados. El volumen necesario es igual a la distancia vertical entre las dos tangentes..

(82) Criterios de diseño El tiempo de retención en este tipo de unidades se estima varia entra 12 y 24 horas para un volumen definido en función del caudal diario, profundidad de 4.5 m y mezcla de 3 a 4 W/m3. Para mantener condiciones aerobias se debe suministrar aire a una tasa de 9 a 15 L/m3 – min de almacenamiento..

(83) Neutralización Es el propósito de la neutralización llevar su valor a pH entre 6 y 8.5. • Si es inferior se debe alcalinizar con NaOH3 Ca(OH)2 u otro agente alcalino; • Si es mayor debe acidificarse con HNO3, HCl. • Se debe efectuar después de la igualación, es decir cuando se tiene un caudal constante. La neutralización supone la reacción de soluciones con iones hidrógeno, hidróxidos activos para formar agua y sales neutras..

(84) Métodos para neutralizar • Neutralización de residuos ácidos con cal en tanques de mezcla completa. La dosis de cal se estima en concentraciones del 8 al 15%. Para caudales menores de 400 m3/d se usan procesos de cochada; si el flujo es continuo, el control de pH es automático. De usarse aire para la mezcla se recomiendan tasas de 0.3 a 0.9 m3/min – m2 para tanques de profundidad de 3 m. • Neutralización de residuos ácidos con lechos de piedra caliza. El flujo se recomienda debe ser ascensional. Si el flujo es descendente la carga hidráulica se recomienda debe ser de 60 m/d para asegurar tiempo de contacto. La concentración del ácido debe ser del 0.6% H2SO4 para evitar el recubrimiento de la caliza con CaSO4 y la evolución excesiva de SO2. • Neutralización de residuos ácidos con diferentes sustancias alcalinas como NaOH al 50%, Na2CO3 o NH4OH..

(85) Independiente del método de concentración, debe tenerse en cuenta: • Igualar el caudal y el pH del afluente al proceso de neutralización. • Realizar curvas de titulación para el afluente para hacer diseño acorde con el proceso de neutralización. • Caracterizar cualitativa y cuantitativamente el lodo generado en la neutralización. • Determinar el efecto del compuesto químico agregado, durante el proceso de neutralización sobre la calidad del afluente. • Desarrollar un sistema efectivo de control de neutralización. (Romero R., J., 2005).

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(89) Flotación Tiene como propósito la flotación separar las emulsiones y las partículas sólidas presentes en una fase líquida, mediante burbujas de un gas usualmente aire. La separación fundamentalmente depende de las propiedades superficiales que permiten la adherencia de las burbujas a la estructura de las partículas, por lo tanto; es posible separar partículas más densas que en el líquido en el cual se encuentra ya que la relación sistema partícula – burbuja de menor densidad que la original (partícula) asciende y puede separarse..

(90) La flotación se puede incorporar a los esquemas de tratamiento de agua residual: • Como unidad de pretratamiento antes de la unidad de sedimentación primaria. • Como unidad de tratamiento primario. • Como unidad de pretratamiento de aguas residuales industriales. • Para espesamiento de lodos • Para flotación del floc liviano..

(91) Flotación por aire disuelto (FAD) • Adicionar aire hasta obtener la presurización en un tanque cerrado que contiene agua residual permite obtener la flotación por aire disuelto, posteriormente se libera el gas en exceso de saturación a la presión atmosférica. • Se consigue con lo anterior la reducción de la densidad de los materiales en suspensión, principalmente los contenidos grasos. • En sistemas de tratamiento de aguas residuales de bajo caudal, el “afluente se presuriza a 275 – 483 kPa ó, 40 – 70 psi” (Romero R., J., 2005; pág 346), reteniendo el caudal en un tanque a presión por un término de minutos para lograr la disolución del aire. • Luego, accionando la válvula reductora de presión el afluente ingresa al tanque de flotación donde se desprende el aire de la solución como se muestra en la figura..

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(93) TRATAMIENTO PRIMARIO.

(94) TRATAMIENTO PRIMARIO Tiene como objetivo por medios físicos, habitualmente complementados con medios químicos, de los sólidos en suspensión sedimentables no retenidos en el tratamiento previo, así como de las sustancias flotantes como grasas, fibras, tec.. Esta etapa tiene como objetivo: • Eliminar, por efecto de la gravedad, los sólidos suspendidos de las aguas residuales. • Se logra bien sea de manera libre, o asistida con químicos que aglomeran las partículas (floculantes) para que ganen peso y decanten con mayor velocidad..

(95) Estos sólidos suspendidos eliminados son, en su mayoría, materia orgánica, por lo cual se presenta una reducción importante en la concentración de DBO del efluente. Las operaciones unitarias más frecuentemente empleadas para el tratamiento primario de las aguas residuales urbanas, son: • Sedimentación o decantación. • Flotación • Tamices (usados, generalmente, residuales industriales). • Coagulación- Floculación. para. aguas. Paras las aguas residuales industriales, suelen emplearse también unidades de flotación..

(96) Sedimentación o Decantación Es la separación de un sólido del seno de un líquido por efecto de la gravedad. La decantación se produce minimizando la velocidad de circulación de las aguas residuales, con lo que el régimen de circulación se vuelve cada vez menos turbulento y las partículas en suspensión se van depositando en el fondo del sedimentador..

(97) La sedimentación tiene los siguientes propósitos: • Sedimentación Primaria: Remover sólidos sedimentables y material flotante de aguas residuales crudas, reduciendo el contenido de sólidos suspendidos. • Sedimentación intermedia para remover los sólidos y crecimiento biológicos preformados en reactores biológicos intermedios (Percoladores de primera etapa). • Sedimentadores secundarios para remover biomasa y sólidos suspendidos de reactores biológicos secundarios, como los procesos de lodos activados y flitros percoladores. • Sedimentadores terciarios para remover sólidos suspendidos y floculados, o precipitados químicamente, en PTAR.

(98) Fundamentos primaria. de. la. decantación. Algunas partículas presentes en las aguas residuales, por su baja densidad y poco tamaño, no alcanzan a ser removidas en el tratamiento primario.. La mayor parte de estas partículas (50 a 70%) corresponden a materia orgánica en suspensión, que debe ser eliminada en tanques con velocidades muy bajas, tiempos largos de retención y flujos laminares que permitan la decantación de estas partículas por efecto de la gravedad..

(99) Tipos de sedimentación La sedimentación se presenta de diferentes maneras dependiendo de la temperatura, del tipo de partículas presentes, de su concentración en el agua, del tipo de sedimentador y de la zona de la unidad en donde ocurre ese fenómeno. La sedimentación es un proceso físico de separación por gravedad, que fundamentalmente es función de la densidad del líquidos, del tamaño, del peso específico y de la morfología de las partículas..

(100) Tipos de sedimentación Tipo de Sedimentación. Características de los sólidos. Características de la sedimentación. Tipos de unidades de tratamiento. I De partículas discretas. Partículas discretas y aisladas en soluciones diluidas.. Cada partícula sedimenta de forma independiente sin interacción entre ellas ni con el fluido que las contiene. Desarenadores, dársenas de sedimentación o presedimentadores.. II De partículas floculentas. Partículas (coloides) floculentas o aglomerables. Las partículas se van aglomerando formando coágulos o flóculos de mayor tamaño y peso. Sedimentadores de agua potable (con coagulación floculación previas) y decantadores de aguas residuales. III Zonal o interferida. Suspensiones de sólidos aglomerables de concentración intermedia. La sedimentación es interferida dada la cercanía entre partículas y se comportan como un bloque. Sedimentadores y decantadores de flujo ascendente y de manto de lodo. IV Por compresión. Suspensiones de alta concentración. Las partículas están en contacto íntimo entre ellas y su peso forma una masa compactada en el fondo de las unidades. Compactación de lodos en sedimentadores y en unidades de espesamiento de aguas residuales.

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(102) En la siguiente ilustración se muestran diferentes tipos de unidades que en su orden (de arriba hacia abajo) corresponden a: un desarenador, un sedimentador de placas inclinadas, un decantador de aguas residuales. Puede evidenciarse que, en la práctica, en una unidad de tratamiento se presentan, de manera simultánea, dos o más tipos de sedimentación (llamada también clarificación).

(103) Tipos de sedimentación para diferentes unidades (Arboleda Valencia, 2000)..

(104) • Los decantadores son unidades de gran tamaño, debido a los altos tiempos de retención hidráulica que emplean. • Luego del proceso de decantación, queda como producto agua residual clarificada y un lodo o fango primario. • En casos excepcionales, la decantación primaria es el único proceso de depuración que se le realiza al agua, siempre y cuando la legislación lo permita y el efluente cumpla con los niveles de remoción establecidos..

(105) • No obstante, la práctica muestra que aunque un tratamiento primario logre cumplir con la normativa ambiental, la calidad del efluente podrá causar impactos considerables a los ecosistemas hídricos. • Por esta razón, el tratamiento primario suele ser parte de un proceso más largo, acompañado, al menos, de tratamientos biológicos que reduzcan los niveles de carga contaminante. • Después del proceso de sedimentación se obtienen dos productos: agua clarificada y un decantado (lodos o fangos primarios)..

(106) Los decantadores que se usan en el tratamiento de las aguas residuales pueden clasificarse en: • Circulares: el agua ingresa ascendiendo por el centro y es recogida en un canal perimetral. El agua fluye del centro a la periferia. • Rectangulares: el agua ingresa por un extremo y es extraída por el opuesto. El agua fluye horizontalmente de un extremo al otro del decantador..

(107) Decantadores circulares Los decantadores circulares son de mayor uso, debido a que facilitan las labores de mantenimiento y purga de fangos. Tienen un diámetro que oscila entre los 10 y los 60 m. El ingreso del agua se hace mediante una campana deflectora ubicada en el centro de la unidad que obliga a que el agua ingrese por la parte baja y, además, funciona como atenuadora de la energía de flujo, eliminando turbulencias que pueden afectar la decantación de las partículas..

(108) Decantadores circulares El agua es recogida por un canal perimetral dentado, para asegurar una salida homogénea del efluente clarificado en cada metro lineal de la periferia del tanque. Adicionalmente, se proyecta, también, antes de la salida del agua, una lámina o pared deflectora que evita que salga la porción más superficial del agua, la cual lleva consigo sólidos, espumas y otros objetos flotantes..

(109) El sistema de barrido de fangos se realiza a través de un puente móvil que se desplaza lentamente por todo el decantador y que posee en su fondo unas rasquetas que empujan los lodos hacia la poceta de fangos, la cual se encuentra ubicada en el centro del tanque circular. Adicionalmente, este mismo puente tiene en su superficie una lámina, conocida como desnatador, que arrastra el material flotante hasta la tolva de grasas o colector de espumas..

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(112) Decantadores rectangulares Son mucho menos usados que los circulares.. El ingreso del agua residual se hace a través de un vertedero con un deflector frontal que permite el ingreso por la parte baja de la unidad y disminuye la energía del flujo. Para la salida del efluente, en el extremo opuesto, se emplea un vertedero dentado. Los lodos y las natas son empujados por unas rasquetas adosadas a un puente móvil que se desplaza a lo largo de la unidad..

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(115) Sistemas de drenaje de los sedimentos. Los sedimentos generados en los tanques de sedimentación deben ser evacuados o drenados de la línea de depuración de aguas.. Para realizar esta operación se pueden emplear varios sistemas, ayudados o no de algún medio mecánico (raspador, tornillo sin fin, etc)..

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(117) Decantador primario Estas unidades pueden alcanzar niveles de remoción de entre 25 y 40% para DBO y entre 50 y 70% para SST. Los decantadores primarios se componen de: • • • • •. Tanque decantador. Estructuras de entrada y salida del agua. Puente (móvil) del decantador. Dispositivos de eliminación y extracción de flotantes. Dispositivos de extracción de fangos..

(118) Cuando se utilizan como único medio de tratamiento, su objetivo principal es la eliminación de: 1. Sólidos sedimentables capaces de formar depósitos de fango en las aguas receptoras. 2. Aceite libre, grasas y otras materias flotantes. 3. Parte de la carga orgánica vertida a las aguas receptoras. Cuando los tanques se emplean como paso previo de tratamientos biológico, su función es la reducción de la carga afluente a los reactores biológicos..

(119) Estas partes pueden apreciarse en la Ilustración. Corte de un decantador primario. Imagen tomada de: http://prueba2.aguapedia.org/master/formacion/edar/temario/tratam1/decantacion.htm.

(120) Decantador vacío. Se aprecia la campana deflectora, la poceta de fangos, el puente móvil con las rasquetas (barredor de fangos) y el desnatador (barredor de grasa). Imagen tomada de: http://prueba2.aguapedia.org/master/formacion/edar/temario/tratam1/5.jpg.

(121) Motor encargado de desplazar el puente del decantador. Se aprecia el vertedero dentado para la salida del agua clarificada. Imagen tomada de: http://prueba2.aguapedia.org/master/formacion/edar/temario/tratam1/10.jpg.

(122) Criterios de diseño para decantadores primarios circulares Parámetro Tiempo de retención hidráulico (TRH). Valor o rango 2 a 3 horas (sin tratamiento secundario posterior y a caudal punta) 1 a 2 horas (con tratamiento biológico posterior y a caudal punta). Carga superficial. 2 a 3 m3/m2*h (a caudal punta). Capacidad de tratamiento de cada unidad. < 0,25 m3/s (a caudal medio). Carga sobre el vertedero. < 40 m3/h*m lineal del vertedero perimetral (a caudal punta). Profundidad del decantador (en la vertical del vertedero de salida). 2,5 a 4,0 m. Pendiente de fondo hacia la poceta de fangos. 2a8%. Relación diámetro/altura. 5 a 16. Diámetro de la campana deflectora. 15 a 20% del diámetro del decantador. Altura de la campana deflectora. 33 a 20% de la profundidad del decantador. Velocidad máxima perimetral del puente del decantador. < 120 m/h. Características de la poceta de fangos. Tronco-cono invertido con una pendiente aprox. de 1:12 Capacidad de almacenamiento de lodos generados: entre 1 y 5 horas.

(123) Se estima una producción de natas y flotantes de 5 mg/m3 de agua tratada, con una concentración de 6 g/L. La producción de fangos para decantadores, se calcula de la siguiente manera:. Donde, lodos volumen de lodos (L/d considerando una densidad de 1 kg/L) CSST carga de sólidos suspendidos totales (kg/d) E coeficiente de reducción de sólidos en el decantador Cf coeficiente de concentración de lodos en el decantador (3 a 7% para sólidos almacenados en pocetas y 1 a 2% cuando se hace extracción por succión)..

(124) Decantadores primarios de una depuradora en España. Imagen tomada de: http://2.bp.blogspot.com/-anQFBdV23mY/TabFuQImiWI/AAAAAAAAAA4/Nc82nRHWWYk/s1600/DSC_0173.JPG.

(125) Ejemplo Dimensionar las características básicas de un decantador primario para un caudal medio de 690 L/s y caudal punta de 2000 m3/s. Se proyecta tratamiento biológico posterior..

(126) Solución: Se proyectarán 8 unidades decantadoras: cada una tratará un caudal medio de 86,25 L/s y un caudal punta de 250 L/s.. El volumen de cada decantador, considerando un tiempo de retención de 2 horas a caudal punta, es. El área superficial de cada decantador, considerado una carga de 2 m/h, es.

(127) Se calcula y verifica la altura de la unidad:. Esta altura se encuentra dentro del límite recomendado (2,5 a 4,0 m), por lo cual se acepta. El diámetro del tanque será:.

(128) Con este diámetro, la relación diámetro/altura es aproximadamente igual a 6, que se encuentra dentro de los valores recomendados. Se verifica la carga del vertedero, calculando la longitud del perímetro del tanque:. Este valor está por debajo del máximo permitido y esto evitará un efecto de succión sobre los fangos decantados en la unidad..

(129) Coagulación- Floculación Los coloides presentan una gran dificultad de agregación debido a las cargas eléctricas que poseen, generadoras de fuerzas de repulsión que evitan su unión. De esta manera, su sedimentación por medios físicos es imposible. Es imperativo ayudar el proceso de decantación con la incorporación de productos químicos que permitan acelerar y optimizar dicha operación..

(130) Efecto de la adición de aditivos químicos en la sedimentación primaria El uso de estos aditivos químicos produce una apreciable mejora en el rendimiento primario. REDUCCIÓN DE CONTAMINANTES. SIN ADITIVOS. CON ADITIVOS. Sólidos en Suspensión. 50-70%. 65-85%. DBO5. 25-40%. 60-80%.

(131) Paralelamente, estos mismos productos químicos (coagulantes y floculantes) pueden emplearse en otros procesos complementarios, como el espesado y la deshidratación de fangos, la precipitación de fosfatos o la eliminación de olores por precipitación de sulfuros. La sedimentación se produce provocando la desestabilización de las cargas eléctricas superficiales de las micelas, normalmente mediante la dosificación de sales metálicas (de calcio, hierro, aluminio), lo que posibilita el contacto entre ellas y su consecuente aglomeración, formando flóculos con masa suficiente para sedimentar..

(132) Este proceso de clarificación del agua consiste en una separación de la fase líquida y de la sólida, llevándose a cabo a través de dos mecanismos:. a. Coagulación: Puede entenderse como la neutralización de las cargas eléctricas y desestabilización de los coloides, seguido de una adsorción superficial de las partículas desestabilzadas sobre el hidróxido formado. b. Floculación: Es un proceso a través del cual los microflóculos o coágulos primarios formados se agregan entre sí a través de enlaces o puentes de unión, constituyendo los flóculos secundarios con entidad suficiente para decantas por gravedad..

(133) La coagulación-floculación se puede aplicar con diferentes objetivos en el tratamiento de aguas residuales: • Disminuir el contenido de los sólidos en suspensión y de la DBO a la salida del decantador primario. • Acondicionar el agua residual que contenga vertidos industriales. • Mejorar la eficacia de los decantadores secundarios, especialmente cuando se trata del proceso de fangos efectivos. En algunas estaciones de depuración de las aguas residuales, la coagulación-. floculación se realiza en los mismos equipos donde se realiza la sedimentación, adicionando previamente el coagulante en la conducción de entrada al sedimentador, sin embargo, lo más común es disponer de un tanque en el cual se efectúe el mezclado de las sustancias coagulantes con el agua mediante una potente agitación. Una vez realizada esta mezcla, se adiciona en el tanque de floculación un floculante, con una agitación menos vigorosa, de modo que el crecimiento del flóculo no se vea afectado por el esfuerzo de cizalladura..

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(135) Reactivos empleados en los procesos de coagulación. Pueden distinguirse dos tipos de grupos principales: el de las sales de aluminio y el de las sales de hierro. PRODUCTOS QUÍMICOS COAGULANTES SALES DE ALUMINIO. SALES DE HIERRO. Sulfato de Aluminio líquido (SAL) Sulfato de Aluminio sólido (SAS) Policloruros de Aluminio: - Estándar: 10, 14 y 18% - Alta basicidad.. Cloruro férrico (FeCl3) Cloruro Ferroso (FeCl2). Sulfato férrico (Fe2(SO4)3) Sulfato ferroso (FeSO4).

(136) Reactivos empleados en los procesos de floculación. Los flóculos primarios se forman al añadir los reactivos químicos descritos anteriormente. Se unen entre si a través de puentes debido a la actuación de productos cadena que son capaces de adsorber los coloides microagregados para generar reticulados que originen el flóculo secundario..

(137) Tipo de agua. Coagulante. Residual. Cloruro Férrico. Dósis (ppm). Policloruro aluminio 18%. Sal mixta de hierro y aluminio. Floculante. Dósis (ppm). Eliminación de materia orgánica.. Aniónico. 0,5-1. Eliminación de fósforo en tratamiento biológico (coprecipitación). Aniónico. 0,5-1. 100-200. Eliminación de fósforo en tratamiento fisicoquímico único.. Aniónico. 0,5-1. 50-100. Eliminación de fósforo en tratamiento terciario (post-precipitación). Aniónico. 0,5-1. 75-100. Eliminación de materia orgánica, de fósforo, laminaciones de carga.. Aniónico. 0,5-1. 25-100. Eliminación de fósforo y materia orgánica en tratamiento primario (pre-precipitación). Aniónico. 0,5-1. Eliminación de fósforo en tratamiento fisicoquímico (precipitación directa). Aniónico. 0,5-1. 100-200 50-100. Sulfato Férrrico. Aplicacione s. 150-250.

(138) • Aguas potables: Los coagulantes suelen estar basados en el elemento aluminio (Sulfato de aluminio líquido, Policloruro de Aluminio). En algunas plantas se emplea sílice activada como producto coadyuvante del sulfato de aluminio. • Aguas residuales: • A lo contario de lo que ocurre en potabilización, los productos más empleados en la coagulación de las aguas residuales , ya sean urbanas o industriales, son las sales de hierro, especialmente las trivalentes. • Las sales de hierro sueles utilizarse para la precipitación de sulfuros, que son los responsables de los malos olores en las plantas depuradoras y colectores.. La asistencia con químicos puede ser muy costosa en una depuradora de aguas residuales. Existen casos en Colombia en los que el gasto en químicos representa cerca del 70% del costo de operación de una planta de tratamiento de aguas residuales..

(139) Para el correcto funcionamiento de la sal coagulante, es necesario controlar el pH. A continuación, se exponen los rangos óptimos de pH para la actuación eficiente de los coagulantes más comunes. Sal Coagulante. pH óptimo. Cloruro férrico (FeCl3). 4,0 a 11,0 unidades. Sulfato férrico. 3,5 a 11,0 unidades. Policloruro de aluminio (PAC). 5,5 a 9,0 unidades. Como ayudas adicionales al proceso, pueden usarse también otras sustancias de refuerzo o ayuda, llamadas coadyuvantes de floculación.. Estos coadyuvantes son polímeros (macromoléculas) de cadenas largas y alto peso molecular, obtenidos a partir de extractos de algas, almidones o derivados de la celulosa. Su estructura permite “atrapar” flóculos preformados, haciéndolos mucho más resistentes, grandes y pesados,. incrementando así la eficiencia del proceso. Su principal desventaja es su alto costo (no sólo de adquisición, sino de manejo dentro del proceso). Recientemente, se ha encontrado que algunos monómeros de estas cadenas poliméricas son tóxicos e incluso, cancerígenos..

(140) Manejo de residuos de pretratamiento y de lodos primarios Residuos de pre- tratamiento • Para facilitar su transporte, los residuos retirados del pozo de muy gruesos y del cribado, deben escurrirse y compactarse mediante el uso de prensas hidráulicas o mecánicas. • La arena extraída en forma manual de los canales de desarenado, no es reutilizable; por esta razón, debe ser enviada a un relleno sanitario junto con los residuos deshidratados del pozo de muy gruesos y del cribado. • Para el caso de desarenadores aireados y desarenadores-desengrasadores, cuya extracción de arenas se realiza por bombeo continuo, el extraído debe llevarse a depósitos de poca profundidad en donde la arena se deposita en el fondo y el agua se extrae por rebose y es regresada a la entrada del desarenador nuevamente. Otra opción es el retiro mediante un tornillo de Arquímedes, el cual permite la extracción de. la arena en seco o, también, a través de un hidrociclón equipado de un tornillo sinfín. • La arena se lleva a unos contenedores para su posterior disposición. En algunas instalaciones lavan las arenas antes de su almacenamiento temporal en unos lavadores tipo Geiger. Esto evita la aparición de malos olores. • Las grasas removidas se conducen a un depósito donde el reposo permite concentrar las grasas en la superficie y evacuar el agua por el fondo, retornándola nuevamente a la entrada el desarenadordesengrasador. En algunas instalaciones combinan el material sólido con las grasas y se llevan conjuntamente al relleno sanitario. Otra opción es incinerar estas grasas..

(141) Lodos del tratamiento primario • Estos lodos tienen una consistencia limosa y una coloración entre marrón y grisácea. Por su alto contenido de materia orgánica se descomponen con facilidad, causando malos olores. • Cuando se hace tratamiento primario químicamente asistido, se obtienen lodos de color negro con menos susceptibilidad a la putrefacción y, por ende, con menos olor que los del tratamiento convencional. • Estos lodos se deben tratar de manera conjunta con los lodos resultantes de los tratamientos secundarios..

(142) Las características generales de los lodos primarios se exponen en la siguiente Tabla. Parámetro. Valores típicos. SST (g/hab*d). 30 a 38. Contenido de agua (%). 92 a 96. Fracción orgánica (medida como % de sólidos suspendidos volátiles – SSV en base seca). 70 a 80. Grasas (% base seca). 12 a 15. Proteínas (% base seca). 4 a 15. Carbohidratos (% base seca). 8 a 12. pH. 5,0 a 7,0. Fósforo (% base seca). 0,5 a 1,5. Nitrógeno (% base seca). 2,5 a 5,0. Patógenos (NMP/100 mL). 1000 a 1.000.000. Parásitos (NMP/100 mL). 8 a 15. Metales pesados (% base seca de Zn, Pb y Cu). 0,5 a 3. Poder calorífico (kcal/kg). 4000 a 5000.

(143) Tamices Por el tamaño de las aberturas que manejan este tipo de unidades, no es recomendable su uso con aguas residuales brutas que traen consigo gran cantidad de elementos gruesos y/o arenas. Aunque varios autores clasifican los tamices como unidades de pretratamiento, los pequeños tamaños de poro que manejan estas unidades permiten la eliminación de una parte considerable de materia orgánica suspendida; por esta razón, se considera que los tamices pueden ser clasificados, también, como una unidad de tratamiento primario, útil en la depuración de aguas residuales de tipo industrial. Muy pocas industrias tienen la disponibilidad de terreno para construir grandes decantadores primarios, en consecuencia, los tamices y las unidades de flotación forzada que ocupan mucho menos espacio, se constituyen en las unidades de tratamiento primario más empleadas en estos casos. No obstante, aunque el uso de tamices es muy escaso en depuradoras urbanas por su escasa capacidad para manejar grandes caudales, en algunos países latinoamericanos, como México, se usan de manera regular para este tipo de efluentes..

(144) Los tamices manejan tamaños de abertura entre 0,2 y 3 mm. Están hechos de un tejido de hilos de acero inoxidable, cuya disposición garantiza una superficie que prácticamente no se obstruye y que tiene un alto poder de filtrabilidad. Los tamices pueden clasificarse en: • Estáticos • Giratorios.

(145) Los tamices pueden sustituir los decantadores primarios en aguas residuales industriales de procesos como: • • • • • • • • •. Industria de alimentos en general. Industrias de lácteos. Ingenios azucareros. Cervecerías. Destilerías. Industrias de bebidas no alcohólicas. Frigoríficos. Industria de papel. ….

(146) Tamiz estático Los más empleados son los curvos. Suelen tener una inclinación de unos 25° respecto de la vertical. El agua ingresa por la parte superior y, mientras los sólidos quedan retenidos en la superficie, el agua se cuela atravesando el tamiz, para ser recogida por la parte baja. El material detenido se va deslizando, por la acción del agua y del nuevo material retenido, hacia el extremo inferior, en donde cae a una tolva..

(147) Corte de un tamiz estático. Imagen tomada de: http://www.vismec.co.th/images/sub_1224054424/STATICcapture1.jp.

(148) Tamiz estático. Imagen tomada de: http://www.plantasdetratamiento.com.mx/userfiles/image/pre4(1).jpg.

(149) Tamiz rotatorio Este tipo de tamices cuenta con un tambor filtrante y un cuerpo de filtro, en acero inoxidable, sobre el cual se monta el tambor. Dispone de una rasqueta que elimina los sólidos retenidos en la superficie el tambor.. Los tamices rotatorios tienen una mayor capacidad de tratamiento por metro lineal, que los tamices estáticos (cerca de unas 2,5 veces más), pero tienen la desventaja de causar un mayor gasto energético y más desgaste de las piezas..

(150) Tamiz rotatorio. Imagen tomada de: http://www.aguamarket.com/sql/productos/fotos/TR%206100%20funcionando.jpg.

(151) Esquema del corte de un tamiz rotatorio. Imagen tomada de: http://www.depuradorasdeaguas.es/WebRoot/StoreES2/Shops/eb1450/4CAB/10F2/CA72/ A18A/F3CF/D94C/9B1E/6626/tamiz-rotativo-esquema.jpg.

(152) Selección del tamiz La selección de este tipo de unidades se hace a partir de las diferentes alternativas que ofrecen los fabricantes y de las características propias del diseño del tamiz. Sin embargo, para tener un referente, Lozano-Rivas plantea unos valores indicativos de la capacidad de tamizado de estas unidades, en las siguientesTablas..

(153) Tabla. Capacidad de trabajo de los tamices estáticos Abertura del tamiz (mm). Caudal tratado por metro lineal (m3/h). 0,15. 15. 0,25. 20. 0,50. 40. 0,75. 50. 1,00. 60. 1,50. 75. 2,00. 90. 2,50. 100. 3,00. 110.

(154) Tabla . Capacidad de trabajo de los tamices rotatorios Abertura del tamiz (mm). Caudal tratado por metro lineal (m3/h). 0,15. 30. 0,25. 50. 0,50. 90. 0,75. 120. 1,00. 145. 1,50. 180. 2,00. 210. 2,50. 240. 3,00. 260.

(155) TANQUE IMHOFF El tanque Imhoff es así denominado en honor del ingeniero alemán especializado en aguas Karl Imhoff (1876 – 1965), que concibió un tipo de tanque de doble función -recepción y procesamiento- para aguas residuales.. El tanque Imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de sólidos suspendidos. Pueden verse tanques Imhoff en formas rectangulares y hasta circulares..

(156) • Siempre disponen de una cámara o cámaras superiores por las que pasan las aguas negras en su período de sedimentación, además de otra cámara inferior donde la materia recibida por gravedad permanece en condiciones tranquilas para su digestión anaeróbica. • Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los Tanques Imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la sedimentación del agua y la digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo también se llama tanques de doble cámara.. • Para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y de remoción de arenas..

(157) El tanque Imhoff típico es de forma rectangular y se divide en tres compartimientos: 1. Cámara de sedimentación. 2. Cámara de digestión de lodos. 3. Área de ventilación y acumulación de natas..

(158) Esquema de un tanque Imhoff. (OPS/CEPIS/05.164).

(159) • Estas unidades no cuentan con unidades mecánicas que requieran mantenimiento. • La operación consiste en la remoción diaria de espuma, en su evacuación por el orificio mas cercano y en la inversión del flujo dos veces al mes para distribuir los sólidos de manera uniforme en los dos extremos del digestor de acuerdo con el diseño y retirarlos periódicamente al lecho de secado. • Los lodos acumulados en el digestor se extraen periódicamente y se conduce a lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reduce por infiltración, después de lo cual se retiran y se disponen de ellos enterrándolos o pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos..

(160) Ventajas • Contribuye a la digestión del lodo, mejor que un tanque séptico, produciendo un líquido residual de mejores características. • No descargan lodo en el líquido efluente. • El lodo se seca y se evacua con más facilidad que el procedente de los tanques sépticos, esto se debe a que contiene de 90 a 95% de humedad. • Las aguas servidas que se introducen en los Tanques Imhoff, no necesitan tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la separación de las arenas.. • El tiempo de retención de estas unidades es menor en comparación con las lagunas. • Tiene un bajo costo de construcción y operación. • Para su construcción se necesita poco terreno en comparación con las lagunas de estabilización. • Son adecuados para ciudades pequeñas y para comunidades donde no se necesite una atención constante y cuidadosa, y el efluente satisfaga ciertos requisitos para evitar la contaminación de las corrientes..

(161) Desventajas • Son estructuras profundas (> 6m).. tanque es de mala calidad orgánica y microbiológica.. • Es difícil su construcción en arena fluida o en roca y deben tomarse precauciones cuando el nivel freático sea alto, para evitar que el tanque pueda flotar o ser desplazado cuando este vacío.. • En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando su funcionamiento sea correcto.. • El efluente que sale del.

(162) DISEÑO DE TANQUE IMHOFF..

(163) 1. Diseño del Sedimentador El sedimentador se construirá de la misma forma que el digestor, la parte inferior tendrá forma de V, con una pendiente con un ángulo de 50° a 60°, Una abertura que puede variar de 0,15 a 0,20 m y uno de los lados prolongados con una longitud de 0,15 a 0,20 m.. La parte exterior de la pared del sedimentador deberá distar mínimo 1m de la parte interior de la pared de la cámara de almacenamiento..

Referencias

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