Ingeniería de aguas residuales/Pretratamiento

Introducción

La persona que escribió este articulo no sabía escribir, por lo cual este documento carece de buena redacción y coherencia en algunas oraciones. De una manera u otra casi todas las cosas terminan por llegar a la alcantarilla, y de esta a nuestra planta de tratamiento de aguas residuales. Latas, botellas, plásticos, trapos, ladrillos, piedras. Todos estos materiales, si no son eliminados eficazmente, pueden producir serias averías en los equipos. Las piedras, arena, latas, etc. Producen un gran desgaste de las tuberías y de las conducciones así como de las bombas.

A nuestra planta también llegan aceites y grasas de todo tipo, si estas grasas y aceites no son eliminados en el pretratamiento, hace que nuestro tratamiento biológico se ralentice y el rendimiento de dicho tratamiento decaiga, obteniendo un efluente de baja calidad.

Con todo lo anterior expuesto, podemos ver la importancia del pretratamiento, escatimar medios o esfuerzos en esta parte de la planta, es bajar rendimiento de todo la planta, aunque tuviera el mejor proceso biológico.

Objetivos

Con un pretratamiento pretendemos separar del agua residual tanto por operaciones físicas como por operaciones mecánicas, la mayor cantidad de materias que por su naturaleza (grasas, aceites, etc.) o por su tamaño (ramas, latas, etc.) crearían problemas en los tratamientos posteriores (obstrucción de tuberías y bombas, depósitos de arenas, rotura de equipos,..)

Operaciones de pretratamiento

Las operaciones de pretratamiento incluidas en una EDAR dependen de:

• La procedencia del agua residual ( doméstica, industrial, etc).

• La calidad del agua bruta a tratar (mayor o menor cantidad de grasas, arenas sólidos,...)

• Del tipo de tratamiento posterior de la EDAR

• De la importancia de la instalación

• etc.

Las operaciones son:

• Separación de grandes sólidos (Pozo de Gruesos)

• Desbaste

• Tamizado

• Dilaceración

• Desarenado

• Desaceitado-desengrasado

• Preaireación

En una planta depuradora no es necesaria la instalación de todas estas operaciones. Dependerá de las características antes descritas. Por ejemplo, para un agua residual industrial raramente será necesario un desbaste.

Separación de grandes sólidos (pozo de gruesos)

Cuando se prevé la existencia de sólidos de gran tamaño o de una gran cantidad de arenas en el agua bruta, se debe incluir en cabecera de instalación un sistema de separación de estos grandes sólidos, este consiste en un pozo situado a la entrada del colector de la depuradora, de tronco piramidal invertido y paredes muy inclinadas, con el fin de concentrar los sólidos y las arenas decantadas en una zona especifica donde se puedan extraer de una forma eficaz.

A este pozo se le llama Pozo de Muy Gruesos, dicho pozo tiene una reja instalada, llamada Reja de Muy Gruesos, que no es mas que una serie de vigas de acero colocadas en vertical en la boca de entrada a la planta, que impiden la entrada de troncos o materiales demasiado grandes que romperían o atorarían la entrada de caudal en la planta.

La extracción de los residuos se realiza, generalmente, con cucharas anfibias o bivalvas de accionamiento electrohidráulico. Los residuos separados con esta operación se almacenan en contenedores para posteriormente transportarlos a un vertedero o llevarlos a incineración.

En este sistema nuestra tarea consistirá en la retirada de estos grandes sólidos, para evitar que estos dificulten la llegada del agua residual al resto de la planta, y la de limpiar el fondo del pozo para que no se produzca anaerobiosis, y consecuentemente malos olores. También debemos de vaciar el contenedor de forma regular, si esto no es posible, utilizar un contenedor tapado.

Como se puede observar en la imagen del contenedor el suelo donde este está, tiene una serie de "raíles" esto no son mas que vigas de acero que sobresalen 1 o 2 cm del suelo con objeto de evitar que al dejar o recoger el contenedor este se deteriore. Estas vigas es recomendable situarlas también en el fondo del pozo de muy gruesos puesto que la cuchara puede deteriorar el suelo del pozo.

En ocasiones es interesante que se hagan unas perforaciones en la base y los laterales del contenedor,de forma que pueda salir el agua que arrastran los muy gruesos extraidos por la cuchara, puesto que sino al trasladar la carga este agua, que no deja de ser agua residual, caerá del contenedor, y es posible que el transportista se niege a llevarse el contenedor con ese agua. Esto nos crea otro problema que es mantener limpio el suelo donde tenemos el contenedor que se llena de charcos de agua residual, desde ahora agua bruta, por lo que con frecuencia debemos limpiar dicha zona, bastara con aplicar una manguera de agua limpia o de agua tratada, este agua debe volver mediante la canalización correcta la entrada de la planta.

Pozo y reja de muy gruesos de una EDAR

Pozo y cuchara bivalva cerrada

Cuchara Bivalva y contenedor

Desbaste

Los objetivos en este paso son:

• Proteger a la E.D.A.R. de la posible llegada intempestiva de grandes objetos capaces de provocar obstrucciones en las distintas unidades de la instalación.

• Separar y evacuar fácilmente las materias voluminosas arrastradas por el agua, que podrían disminuir la eficacia de los tratamientos posteriores.

Esta operación consiste en hacer pasar el agua residual a través de una reja. De esta forma, el desbaste se clasifica según la separación entre los barrotes de la reja en:

• Desbaste fino: con separación libre entre barrotes de 10-25 mm.

• Desbaste grueso: con separación libre entre barrotes de 50-100 mm. En cuanto a los barrotes, estos han de tener unos espesores mínimos según sea:

• Reja de gruesos: entre 12-25 mm.

• Reja de finos: entre 6-12 mm. También tenemos que distinguir entre los tipos de limpieza de rejas igual para finos que para gruesos:

• Rejas de limpieza manual

• Rejas de limpieza automática

Rejas de limpieza manual

Se utilizan en pequeñas instalaciones o en grandes instalaciones donde ayudan a proteger bombas y tornillos en caso de que sea necesario utilizarlos para elevar el agua hasta la estación depuradora antes del desbaste. También se utilizan junto a las de limpieza automática, cuando estas ultimas están fuera de servicio.

Las rejas están constituidas por barrotes rectos soldados a unas barras de separación situadas en la cara posterior, y su longitud no debe exceder aquella que permita rastrillarla fácilmente con la mano. Van inclinados sobre la horizontal con ángulos entre 60-80º .

Encima de la reja se coloca una placa perforada por la que caerán los residuos rastrillados a un contenedor donde se almacenarán temporalmente hasta que se lleven a vertedero.

Con el objeto de proporcionar suficiente superficie de reja para la acumulación de basuras entre limpieza y limpieza, es necesario que la velocidad de aproximación del agua a la reja sea de unos 0,45 m/s a caudal medio. El área adicional necesaria para limitar la velocidad se puede obtener ensanchando el canal de la reja y colocando ésta con una inclinación más suave.

Conforme se acumulan basuras, obturando parcialmente la reja, aumenta la pérdida de carga, sumergiendo nuevas zonas a través de las cuales pasará el agua.

Las tareas a realizar en las rejas de limpieza manual son:

• Vigilar que no se acumulen muchos sólidos en la reja, para lo cual debemos de limpiarla con cierta periodicidad, este período varia de una planta a otra siendo la experiencia del encargado el que determine este periodo. Las razones de tener que limpiar las rejas con cierta frecuencia es para evitar que se pudran los sólidos orgánicos allí retenidos, dando lugar a malos olores.

• Vaciar la cuba de los sólidos con cierta regularidad, por los mismos motivos antes expuestos.

• Reparar y sustituir los barrotes que se hayan roto.

Esta zona también es de piso muy resbaladizo, se debe andar con precaución para evitar caer en canal de desbaste o darse un golpe contra el piso. Por tanto, debemos de limpiar esta zona cuando empecemos a notar que el suelo se hace resbaladizo, usar zapatos con suela adecuada o poner en el suelo algún sistema antideslizante (mallazo de ferralla).

Problemas derivados: Como la limpieza se hace periódicamente, llegamos a un grado de colmatación de materia, que al ser eliminada puede provocar un aumento brusco de la velocidad de paso del agua a través de la reja, lo cual conlleva una menor retención de residuos y una disminución en el rendimiento. También existe el riesgo de estancamientos, o por descuidos, o por la llegada brusca de materias vegetales, pudiéndose dar también un desbordamiento. Con el objeto de evitar esto es necesario calcular ampliamente la superficie y la inclinación de la reja. Actualmente, se tiende a instalar rejas de limpieza mecánica aun en pequeñas instalaciones para reducir al mínimo el trabajo manual y los problemas derivados de un mantenimiento defectuoso.

Rejas de limpieza mecánica

Este tipo de rejas es fabricada por varias empresas especializadas y será el ingeniero que realiza el proyecto el que determine que tipo de equipo va a instalar, las dimensiones del canal de la reja, el intervalo de variación en la profundidad del flujo en el canal, la separación entre barrotes y el método de control de la reja.

La principal ventaja de este tipo de reja, es que elimina los problemas de atascos y reducen el tiempo necesario para su mantenimiento. Una reja mecánica va normalmente protegida por una pre-reja de barrotes más espaciados (50-100 mm), prevista generalmente, para limpieza manual, pero que deberá ser también automática en el caso de instalaciones importantes, o si el agua bruta llega muy cargada de materias gruesas. De los distintos tipos de mecanismo, el más utilizado consiste en un peine móvil, que periódicamente barre la reja, extrayendo los sólidos retenidos para su evacuación.

Las rejas pueden ser curvas o rectas, y a su vez la limpieza puede ser por la cara anterior o por la cara posterior, teniendo cada tipo de limpieza sus ventajas e inconvenientes:

• Las de limpieza anterior pueden sufrir posibles atascamientos cuando se depositan grandes sólidos, o gran cantidad de sólidos, al pie de la reja, provocando el bloqueo del mecanismo hasta que se elimine la obstrucción.

• Las de limpieza posterior no tienen este problema de obstrucción ya que las púas del peine, al desplazarse por detrás no están sujetas a bloquearse por formación de depósitos de materia al pie de la reja. Sin embargo, hay un mayor riesgo de rotura de los dientes ya que han de tener mayor longitud, y también existe el problema de que los sólidos que queden en retenidos en el rastrillo pueden ser retornados al agua bruta, ya que la limpieza del rastrillo en este sistema se sitúa abajo de la reja. En cuanto a su diseño, curvo o recto:

• Las rejas curvas son solamente de limpieza frontal, consistiendo dicho sistema en uno o dos peines situados al extremo de un brazo que gira alrededor de un eje horizontal. Están indicadas para instalaciones de importancia media con aguas poco cargadas. Su instalación se realizará en canales poco profundos, entre 0,4-2 m. La altura del agua ocupa normalmente el 75% de la longitud del radio. La eliminación de los residuos se realiza un poco por encima de la lámina de agua.

• Las rejas rectas pueden ser de limpieza frontal y de limpieza posterior, con numerosas variantes en su diseño en función del sistema de limpieza que se emplee ( de cable con rastrillo, de cables con garfio, de cadenas de cremallera, de tornillos...). Se emplean en instalaciones de gran importancia y para grandes profundidades. Existen rejas que pueden funcionar en canales de hasta 10 m. de profundidad.

Automatismo y protección de las rejas mecánicas

El funcionamiento, generalmente discontinuo, del dispositivo de limpieza de la reja, puede automatizarse mediante:

• Temporización: Se establece la secuencia de funcionamiento del rastrillo mediante en reloj eléctrico de cadencia-duración regulable, en función del tiempo de funcionamiento diario calculado.

• Pérdida de carga: El dispositivo de limpieza se pone en marcha automáticamente cuando la pérdida de carga entre la zona anterior y la zona posterior de la reja, debido a su colmatación parcial, sobrepasa un valor establecido.

• Sistema combinado de temporización y pérdida de carga. Las rejas deben ir equipadas con un dispositivo limitador de par, para que en caso de sobrecarga o de bloqueo se pongan fuera de servicio, evitando el deterioro de las mismas.

Además, deberán instalarse dos o más rejas para que pueda quedar fuera de servicio una de ellas por bloqueo o por cuestiones de mantenimiento, sin tener que parar el desbaste. En caso de que solo hubiera una unidad instalada, será necesario establecer un canal de bypass con una reja de limpieza manual para ser usada en casos de emergencia. Dicho canal estará normalmente fuera de servicio impidiendo el flujo de agua a su través por medio de tablones de cierre o por una compuerta cerrada.

Consideraciones hidráulicas

La velocidad de paso a través de la reja debe ser el adecuado para que los Sólidos en Suspensión se apliquen sobre la misma sin que se produzca una pérdida de carga demasiado fuerte, ni un atascamiento en la parte profunda de los barrotes.

Como valores medios se estima que la velocidad de paso debe estar entre 0,6-1,0 m/s. a caudal máximo. La velocidad de aproximación a la reja en el canal debe ser mayor de 0,4 m/s, a caudal mínimo, con objeto de evitar depósitos de arena en la base de la unidad. A caudales máximos ( lluvias y tormentas) la velocidad de aproximación debe aumentarse a 0,9 m/s. Para evitar que se depositen las arenas dejando bloqueada la reja cuando más necesaria es.

A la hora de calcular cual será la velocidad del agua a través de la reja, se supone que un 25-30 % del espacio libre entre los barrotes está ocupado por los residuos retenidos.

Se crean pérdidas de carga que varían entre 0.1-0.2 m para las rejas gruesas y entre 0,2-0,4 m para las rejas finas.

Volumen y evacuación de residuos retenidos

Los volúmenes obtenidos varían según la estación y según el tipo de agua residual, siendo bastante difícil de calcular si no se tienen datos reales. De todas formas, se toman como valores normales, según el tipo de reja:

• Reja fina: 6-12 l/d/1000 hab.

• Reja gruesa: 15-27 l/d/1000 hab.

En el caso de redes unitarias (engloba la misma depuradora las aguas domésticas y las de lluvia y riego), el volumen de residuos es muy variable debido a las tormentas y las lluvias. El volumen también varía según la longitud de los colectores y redes de alcantarillado, o si existen vertidos industriales intermitentes o estaciónales.

Los residuos retenidos se evacuan haciéndolos pasar de la reja a unas cintas transportadoras cuyo sistema de arranque y parada estará sincronizado con el de la reja. De la cinta caen a contenedores donde se depositan hasta su traslado a vertederos o a incineración. Pero en vez de recoger en una cinta transportadora, también podemos hacer caer los residuos a una arqueta de toma de un Tornillo de Arquímedes, dispositivo que permite una evacuación lateral y almacenamiento de residuos en un receptor de mayor capacidad. En plantas importantes se utilizan prensas hidráulicas especiales para detritus, previo a su depósito en contenedores. Con ello conseguimos reducir el volumen de residuos y además, disminuir los olores producidos por la materia orgánica en descomposición.

En caso de incineración, la temperatura debe ser mayor de 800 ºC para evitar que se produzcan malos olores. Las tareas a realizar son:

• Debemos observar, de vez en cuando, que el mecanismo funciona correctamente.

• Regular el temporizar dependiendo del volumen de sólidos que este llegando a la planta.

• Mantener limpia la zona de los sólidos que hayan podido caer de la cinta transportadora o de la prensa hidráulica.

• Realizar las tareas de mantenimiento del mecanismo del peine de limpieza, cinta transportadora y prensa hidráulica según las indicaciones de los fabricantes.

Siempre que nos acerquemos a los sistema de desbaste debemos desconectarlos, las maquinas de movimiento lento son especialmente peligrosas, pueden cortar un miembro con toda facilidad.

Tamizado

Consiste en una filtración sobre soporte delgado, y sus objetivos son los mismos que se pretenden con el desbaste, es decir, la eliminación de materia que por su tamaño pueda interferir en los tratamientos posteriores. Según las dimensiones de los orificios de paso del tamiz, se distingue entre:

• Macrotamizado: Se hace sobre chapa perforada o enrejado metálico con paso superior a 0,2 mm.. Se utilizan para retener materias en suspensión, flotantes o semiflotantes, residuos vegetales o animales, ramas,... de tamaño entre 0,2 y varios milímetros.

• Microtamizado: Hecho sobre tela metálica o plástica de malla inferior a 100 micras. Se usa para eliminar materias en suspensión muy pequeñas contenidas en el agua de abastecimiento ( Plancton) o en aguas residuales pretratadas.

Los tamices se incluirán en el pretratamiento de una estación depuradora en casos especiales:

• Cuando las aguas residuales brutas llevan cantidades excepcionales de sólidos en suspensión, flotantes o residuos.

• Cuando existen vertidos industriales importantes provenientes princi- palmente del sector alimentario ( residuos vegetales, de matadero, semillas, cáscaras de huevo,.. ).

Los tamices suelen ir precedidos por un desbaste de paso entre barrotes de 10-50 mm. Según el paso de malla del tamiz.

Vamos a desarrollar ahora los tipos de tamices:

• Macrotamices rotatorios: Se utilizan con aguas residuales poco cargadas. Consiste en un tambor cilíndrico de eje horizontal, en caso de que el nivel del agua varíe relativamente poco, o como una banda rotatoria sobre cadenas sin fin, cuando los niveles del agua sufren grandes variaciones. El tamiz va a estar parcialmente sumergido. El agua entra por el interior del tambor y sale al exterior quedando retenidos en las paredes internas del tamiz los residuos a eliminar. El tambor va rotando. En la parte superior del tambor los residuos van siendo eliminados mediante unos chorros de agua que los hacen salir al exterior. El paso de malla está entre 0,3 y 3,0 mm. La pérdida de carga es pequeña entre 0,2-0,5 m.

• Tamices de autolimpieza, estáticos o rotativos: Los tamices estáticos llevan una reja constituida por barrotes horizontales de acero inoxidable, de sección triangular. La inclinación sobre la horizontal disminuye progresivamente de arriba a abajo, pasando de unos 65º a unos 45º. El agua entra por arriba y pasa a través de los barrotes, mientras, la materia retenida va resbalando por el tamiz y saliendo al exterior donde se almacena en contenedores provisionalmente. Así obtenemos sucesivamente la separación, escurrido y evacuación de las materias sólidas.

Los tamices rotatorios están constituidos por una reja cilíndrica de eje horizontal con barrotes de sección trapezoidal, la cual gira lentamente. El agua cae por arriba entrando en el interior del tamiz, en tanto que la suciedad queda retenida en el exterior y son evacuadas a un contenedor provisional por medio de un rascador fijo. El paso de malla es de 0,2-2,0 mm. Las pérdidas de carga son elevadas, del orden de 2 m., lo que obliga la mayoría de las veces a un bombeo suplementario. Tienen el problema añadido de ser sensibles al atascamiento por grasas coaguladas.

Tamices deslizantes: Son de tipo vertical y continuo. El tamiz lleva a lo largo de él una serie de bandejas horizontales solidarias a la malla. En estas bandejas quedan retenidos los sólidos siendo eliminados en la parte superior por un chorro de agua a contracorriente. El paso de malla es de 0,2- 3,0 mm. Las tareas que debemos realizar en este punto son:

• Limpiar los tamices de las posibles obturaciones que se hayan podido formar.

• En las de tipo mecánico debemos realizar las tareas de mantenimiento recomendado por el fabricante

Dilaceración

Su objetivo es triturar las materias sólidas arrastradas por el agua. Esta operación no está destinada a mejorar la calidad del agua bruta ya que las materias trituradas no son separadas, sino que se reincorporan al circuito y pasan a los demás tratamientos, por lo que este paso no se suele utilizar, a no ser que no haya desbaste, con lo que si es necesario incluirlo en el diseño y funcionamiento de la planta.

Pero, a veces, aunque haya un desbaste previo, se suelen utilizar dilaceradores para tratar los detritus retenidos en las rejas y tamices, siendo después vueltos a incorporar al agua bruta.

Consta el dilacerador, de un tamiz tipo tambor que gira alrededor de un eje vertical provisto de ranuras con un paso entre 6-10 mm. Los sólidos se hacen pasar a través de unas barras de cizalladura o dientes cortantes donde son triturados antes de llegar al tambor. Se homogeneizan en tamaño y atraviesan las ranuras, saliendo por una abertura de fondo mediante un sifón invertido, siguiendo su camino aguas abajo.

Esta operación está muy cuestionada y actualmente casi ha desaparecido de la mayoría de las instalaciones. Primero, no es lógico mantener o retornar al proceso aquellos sólidos que pueden eliminarse por desbaste o tamizado, ya que lo que hacemos es empeorar la calidad del agua residual que va a ser tratada posteriormente. Segundo, en la práctica, esta operación presenta varios inconvenientes: La necesidad de una atención frecuente debido a que se trata de un material muy delicado; el peligro de obstrucción de tuberías y bombas provocada por la acumulación en masas de las fibras textiles o vegetales unidad a las grasas; y la formación de una costra de fango en los digestores anaerobios.

Las tareas a realizar son las que siguen:

• Vigilar las posibles obstrucciones de las tuberías.

• Reponer los dientes del tambor, en caso de rotura.

• Vaciar la poceta de los sólidos que pueden estar retenidos.

Todas estas operaciones las debemos de realizar con la maquina desconectada.

Desarenado

El objetivo de esta operación es eliminar todas aquellas partículas de granulometría superior a 200 micras, con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente.

En caso de que sea necesario un bombeo, deben ir antes un proceso de desbaste y de desarenado. Pero hay veces que es conveniente situar el bombeo previo al desarenado aun a costa de un mayor mantenimiento de las bombas. Esto ocurre cuando los colectores de llegada están situados a mucha profundidad, cuando el nivel freático está alto, etc.

Los cálculos teóricos para el diseño de un desarenador están relacionados con los fenómenos de sedimentación de partículas granuladas no floculantes. Las velocidades de sedimentación se pueden calcular utilizando diversas fórmulas:

• de Stokes, en régimen laminar

• de Newton, en régimen turbulento

• de Allen, en régimen transitorio

A cualquiera de estas fórmulas hay que aplicarle una serie de correcciones que tengan en cuenta:

• La forma de las partículas o factor de esfericidad

• La concentración de sólidos en suspensión, si sobrepasan el 0,5%

• La velocidad de flujo horizontal

En la siguiente tabla podemos comprobar como varía la velocidad de sedimentación en función del diámetro de la partícula:

Diámetro partíc.(mm)	Veloc. sedimentación (m/h)
0,150	40-50
0,200	65-75
0,250	85-95
0,300	105-120

En cuanto al cálculo de las dimensiones de un desarenador:

• Su superficie horizontal se calcula en función de la velocidad de sedimentación de las partículas de menor tamaño que deben retenerse y del caudal máximo que circulará por el mismo.

• Su sección transversal es función de la velocidad horizontal de flujo deseada.

Los desarenadores se diseñan para eliminar partículas de arenas de tamaño superior a 0,200 mm y peso específico medio 2,65, obteniéndose un porcentaje de eliminación del 90%. Si el peso específico de la arena es bastante menor de 2,65, deben usarse velocidades de sedimentación inferiores a las anteriores.

Pero en esta operación eliminamos también otros elementos de origen orgánico no putrescibles como granos de café, semillas, huesos, cascaras de frutas y huevos.., que sedimentan a la misma velocidad que las partículas de arena y cuya extracción no interesa.

Este problema se evita con el llamado Barrido o Limpieza de Fondo. Se explica por el hecho de que existe una velocidad crítica del flujo a través de la sección, por encima de la cual las partículas de un tamaño y densidad determinadas, una vez sedimentadas, pueden volver a ser puestas en movimiento y reintroducidas en la corriente. Teóricamente, para partículas de 0,200 mm de diámetro y peso específico 2,65, la velocidad crítica de barrido es de 0,25 m/s aunque en la práctica se adopta a efectos de diseño una velocidad de 0,30 m/s. Con esta velocidad se considera que las arenas extraídas salen con un contenido en materia orgánica inferior al 5%.

Tipos de desarenadores

Canales desarenadores

• De Flujo Variable: Se usan en pequeñas instalaciones. La arena se extrae manualmente de un canal longitudinal que tiene una capacidad de almacenamiento de 4-5 días.

• De Flujo Constante: Mantienen una velocidad constante de flujo de 0,3 m/s aproximadamente, de forma independiente al caudal que circule por ellos. Las variaciones de altura en el canal nos darán una medida de dicho caudal. El canal más utilizado es el Canal Parshall: Es un canal simple de paredes paralelas, que sufre un estrechamiento hacia la mitad; si aumenta el caudal aumenta la altura de la lámina de agua, y al revés.

Parámetros de diseño principales:

• Carga Hidráulica menor o igual a 70 m3/m2/h

• Velocidad Horizontal 0,3 m/s

• Tiempo de Retención 1-2 min a Carga máxima

• Longitud 20-25 veces la altura de la lámina de agua

Desarenadores rectangulares aireados

Se inyecta una cantidad de aire que provoca un movimiento helicoidal del líquido y crea una velocidad de barrido de fondo constante, perpendicular a la velocidad de paso, la cual puede variar sin que se produzca ningún inconveniente. Además se favorece la separación de las partículas orgánicas que puedan quedar adheridas a las partículas de arena.

Este tipo de desarenador ofrece una serie de ventajas frente a otros tipos:

• El agua se airea y por tanto, disminuye la producción de olores.

• Rendimientos constantes con lo que podemos variar el caudal sin disminución del rendimiento.

• Pérdidas de carga muy pequeñas.

• Con un adecuado caudal de aire obtenemos unas arenas muy limpias de materia orgánica.

• Puede ser usado también como desengrasador cuando el contenido en grasas del agua bruta no es muy elevado.

Los difusores de aire se colocan en uno de los laterales del desarenador, a una altura entre 0,5-0,9 m. La cantidad de aire que hay que suministrar varía según la profundidad del canal:

• De 3,0-12 l/s por metro de longitud del canal para profundidades superiores a 3,6 m.

• De 1,5-7,5 l/s por metro de longitud del canal para profundidades menores.

Desarenado y desengrasado pueden ir combinados cuando el primero lleva aireación.

Parámetros de diseño principales:

• Carga Hidráulica menor o igual a 70 m³/m²/h a Carga máxima

• Velocidad horizontal menor o igual a 0,15 m/s

• Tiempo de retención 2-5 min a Carga máxima

• Relación longitud-anchura 1:1- 5:1

Desarenadores circulares con alimentación tangencial

El agua entra tangencialmente en un depósito cilíndrico con fondo tronco-cónico produciendo un efecto Vortex, el cual da como resultado la sedimentación de las arenas. Mientras, las partículas orgánicas se mantienen en suspensión mediante un sistema de agitación de paletas o por suministro de aire con un motocompresor.

Parámetros de diseño principales:

• Carga Hidráulica menor o igual a 90 m3/m2/h a Q máx.

• Velocidad Periférica media 0,3-0,4 m/s

• Tiempo de Retención 0,5-1,0 min. a Q máx.

Evacuación y tratamiento de las arenas

Cuando se haga el diseño del pretratamiento hay que tener muy en cuenta el volumen de arenas extraídas, ya que su falta de previsión puede dar importantes problemas de funcionamiento en la depuradora al llegar volúmenes superiores a los considerados teóricamente. Esto puede ocurrir en poblaciones con calles sin pavimentar, con redes de alcantarillado en mal estado... Si no tenemos datos reales de la cantidad de arena posible, es necesario calcular por exceso los volúmenes de extracción, considerando valores normales:

• Redes Separativas 5 l/m3 de agua residual

• Redes Unitarias 50 l/m3 de agua residual.

Y que otro dato a tener en cuenta proveniente de varias plantas es que se pueden recoger de 1-15 l/hab/año.

La extracción de las arenas de los desarenadores puede ser:

• Manuales: En plantas pequeñas, con desarenadores de tipo canal.

• Mecánicos: En los desarenadores de canal la extracción se realiza mediante unas bombas especiales incorporadas a un puente y con la longitud adecuada para llegar al fondo del canal, donde se depositan las arenas, pero sin llegar a tocar el suelo. El puente va avanzando a lo largo del canal y al mismo tiempo la bomba va succionando las arenas depositadas.

En los desarenadores aireados la arena puede extraerse mediante air-lift (succión a través de unas bombas situadas en la base de la unidad con recogida en tolvas inferiores), bombas especiales o rasquetas de barrido que empujan las arenas a una tolva de las que son extraídas al exterior.

Una vez sacadas las arenas del desarenador, hay que eliminar toda la cantidad posible de agua que llevan. La separación arena-agua se puede hacer:

• Sedimentación en un depósito poco profundo, con evacuación del agua por losas filtrantes o vertedero de rebose.

• Separación mecánica mediante Tornillo de Arquímedes o Clasificador Alternativo de Rastrillos, y almacenamiento en una tolva fija o en contenedor.

• Mediante hidrociclón y almacenamiento en tolva con vertedero.

• Mediante hidrociclón y recogida por Tornillo de Arquímedes antes de su almacenamiento en tolva fija o en contenedor.

• En instalaciones importantes se procede a veces a un lavado de las arenas con el fin de disminuir su contenido en materia orgánica. Se puede realizar con Tornillo de Arquímedes con agua de aportación a contracorriente.

Las tareas que debemos realizar son:

• Vaciar los depósitos de arena de los canales de desarenado manual cuando veamos que esta lleno.

• Reparar y cambiar los difusores rotos en los desarenadores aireados.

• Vigilar que el caudal de aire él los desarenadores aireados es el adecuado.

• Realizar el mantenimiento de todos los equipos ( bombas, rasquetas, cadenas, clasificadores de arena, etc..) Según las recomendaciones de los fabricantes.

Esta zona es especialmente resbaladiza, debemos tener un cuidado muy especial por este motivo, procurando retirar las manchas de grasa cuando estas aparezcan en el suelo. Tenga cuidado de los gases peligrosos cuando trabaje en desarenadores cubiertos.

Los clasificadores son maquinas de movimiento lento, y como ya hemos dicho estas maquinas son muy peligrosas. Debemos desconectarlas cada vez que tengamos que manipularlas por cualquier motivó.

Desaceitado-desengrasado

El objetivo en este paso es eliminar grasas, aceites, espumas y demás materiales flotantes más ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores.

El desaceitado consiste en una separación líquido-líquido, mientras que el desengrase es una separación sólido-líquido. En ambos casos se eliminan mediante insuflación de aire, para desemulsionar las grasas y mejorar la flotabilidad.

Se podría hacer esta separación en los decantadores primarios al ir provistos éstos de unas rasquetas superficiales de barrido, pero cuando el volumen de grasa es importante, estas rasquetas son insuficientes y la recogida es deficitaria.

Si se hacen desengrasado y desarenado juntos en un mismo recinto, es necesario crear una zona de tranguilización donde las grasas flotan y se acumulan en la superficie, evacuándose por vertedero o por barrido superficial, y las arenas sedimentan en el fondo y son eliminadas por uno de los métodos que desarrollamos en el apartado anterior. En este caso, las dimensiones del desarenador son diferentes, siendo los parámetros principales:

• Carga Hidráulica menor o igual a 35 m3/m2/h a Q máx.

• Tiempo de Retención 10-15 min a Q medio

• Caudal de aire introducido 0,5-2,0 m3/h/m3 de desengrasador

Los desengrasadores separados del desarenado son aconsejables cuando se busca una mayor calidad del agua o cuando el agua proviene de ciertos tipos de industrias: Petroquímicas y refinerías de petróleo producen gran cantidad de aceites, los mataderos producen gran cantidad de grasas, etc. Para este caso, el desengrasador se calcula para recibir una Carga Hidráulica menor o igual a 20 m3/m2/h.

Las grasas y flotantes extraídos de los desengrasadores unidos a los flotantes extraídos en la decantación primaria suelen tratarse posteriormente en un concentrador de grasas donde se desprenden de su contenido en agua. Podríamos deshacernos de las grasas y espumas en una digestión anaerobia junto a los fangos ya que son en su mayor parte residuos orgánicos. Pero esto no es recomendable, ya que presenta el inconveniente de favorecer la formación de costras en el digestor.

Las grasas concentradas se almacenan en contenedores especiales y posteriormente pasan a vertedero. También se podrían incinerar en caso de existiese en la planta un horno de incineración de fangos o para tratamiento de fangos.

Las tareas a realizar son:

• Mantener en perfecto estado las rasquetas de limpieza superficial, y en caso de deterioro, sustituirlas.

• Vigilar el nivel de los contenedores de grasas para su vaciado.

• Mantenimiento normal de los equipos según fabricante.

Podríamos decir que esta es la zona con mas riesgo de resbalón por la gran cantidad de grasas que puede haber depositado en el suelo y barandillas.

Preaireación

Sus objetivos son varios:

• Mejorar la tratabilidad del agua, en cuanto que esta llega séptica, contaminada, a la depuración.

• Control de olores.

• Mejorar la separación de las grasas.

• Favorecer la floculación de sólidos.

• Mantener el oxígeno en la decantación aun a bajos caudales.

• Incrementar la eliminación de DBO5.

• Evitar los depósitos en las cámaras húmedas.

La preaireación se utiliza en:

• Cabecera de instalación

• En los desarenadores, incrementando el tiempo de retención y la capacidad de aireación.

• En los canales de distribución a los decantadores primarios.

Los principales parámetros de diseño son:

• El tiempo de retención varía según el objetivo que se pretenda:

• La disminución de los olores y la prevención de la septicidad implican un tiempo mínimo de 10-15 minutos.

• La floculación efectiva de los sólidos necesita, aparte de la adición de ciertos productos químicos, un tiempo de retención de 30 minutos.

• Para la reducción de DBO será de 45 minutos.

• Los caudales de Aire necesarios para los distintos objetivos son difícilmente calculables, y se basan tanto en la calidad del A.R. como en las características físicas del tanque y en la sección transversal del mismo. El factor predominante es la necesidad de mantener la adecuada turbulencia en el tanque para que su contenido se mantenga en suspensión y no se produzcan sedimentaciones. Esto se consigue suministrando una cantidad de aire mínima entre 2-6 l/s/m del tanque teóricamente. En la práctica se deben suministrar 0,8 m3 aire/m3 de agua residual.

Métodos de preaireación

Son dos principalmente: difusores y aireadores mecánicos: Los difusores se clasifican en:

• Porosos: Con forma de disco o de tubos. Construidos de SiO2 (óxido de silicio) o de Al2O3 (óxido de aluminio), pueden ser de tipo cerámico o estar construidos sobre una masa porosa con ligazón cerámica.

• No porosos: de tipo boquilla, orificios, válvulas... Los de tipo boquilla y orificios están construidos de metal o plástico, tienen aberturas anchas y sueltan unas burbujas más grandes que los difusores de tipo poroso. La cantidad de difusores requeridos se calcula determinando la cantidad total de aire necesario y dividiéndolo por el caudal medio recomendado para cada difusor. Normalmente este caudal es de 1,9-7 l/s/ difusor. La distancia entre difusores es generalmente de 250-600 mm.

La aireación mecánica se consigue mediante:

• Turbinas

• Aireadores de superficie.

Las tareas que realizaremos serán:

• Comprobar que el caudal de aire insuflado es el adecuado.

• Reparar y cambiar los difusores deteriorados.

• Mantenimiento de equipos.