Diseño de tratamiento preliminar (página 2)

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.

Las rejas de limpieza mecánica se dividen en 4 tipologías principales:

• Las rejas de funcionamiento mediante cadenas

• Rejas de movimiento oscilatorio

• Catenarias

• Rejas accionadas mediante cables.

Las rejas de limpieza mecánica que emplean cadenas se suelen emplear en redes de alcantarillado de tipo separativo ya que son más modernas y eficientes en la retención de sólidos.

En las rejas de barras de limpieza mediante movimientos oscilatorios, el rastrillo se desplaza hasta la parte inferior de la reja, se coloca entre las barras, y asciende arrastrando las basuras hasta la parte superior de aquella, lugar donde son extraídas.

La principal ventaja es que los componentes que precisan actuaciones de mantenimiento se encuentran por encima del nivel del agua, por lo tanto su inspección y mantenimiento no hace necesario el vaciado del canal. Su inconveniente es que solo dispone de un rastrillo de limpieza, por lo tanto la capacidad de la reja para tratar agua con altos contenidos de residuos es limitada.

En las rejas de catenaria de limpieza y retorno frontales, el rastrillo se mantiene en contacto con la reja gracias al peso de la cadena.

Una ventaja consiste en que el mecanismo de transmisión no tiene ruedas dentadas sumergidas, mientras que el espacio necesario para su instalación es muy grande, lo cual representa su más grande inconveniente.

Las rejas de limpieza mecánica mediante cables son de limpieza de retorno frontales que emplean un rastrillo pivotante que asciende y desciende por unas guías accionado por un dispositivo formado por un cable y un tambor.

Su principal ventaja es el hecho que el rastrillo es el único elemento mecánico que se sumerge, y sus desventajas incluyen la limitada capacidad de rastrillado y los problemas de mantenimiento asociados al destensado de los cables, a su enrollamiento en los tambores y a fallos en el funcionamiento de los mecanismos de frenado.

Tamices

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 auto limpieza, 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.

Trampas de grasas

Las trampas de grasa son un sistema totalmente diseñado y construido para separar las grasas y aceites de las aguas residuales. Dichas grasas y aceites así separados quedan atrapados dentro de un tanque de acero inoxidable dejando pasar por el sistema el agua clarificada que va a la alcantarilla. Se puede emplear las trampas en aplicaciones muy variadas, que van desde las operaciones en restaurantes y de procesado de alimentos hasta numerosos y diferentes tipos de aplicaciones industriales.

A medida que el agua del drenaje, que contiene grasa y aceites, entra en el sistema, las grasas y aceites más livianos se separan inmediatamente y quedan suspendidas sobre el agua. El agua limpia, más pesada, sale por debajo del deflector de la salida. Los coladores separan todos los restos de alimentos o desechos sólidos que contiene el agua de drenaje que entra la trampa y los detienen en el área de retención de sólidos.

Equipos de eliminación de grasas

Estos equipos permiten la separación y almacenamiento de los aceites, jabones y otras sustancias contaminantes de densidad inferior a la del agua. Juntamente con su capacidad de depuración, estos equipos evitan la obturación de las cañerías de desagüe por la incrustación de grasas y jabones solidificantes. Es necesario instalar los separadores de grasas en Restaurantes, Hoteles, Cocinas Colectivas, Tocinerías e Industrias cárnicas en general.

Sistema que tiene por finalidad la eliminación de grasas, aceites, espumas y materias flotantes más ligeras que el agua para evitar interferencias en procesos posteriores. De esta forma se evita la sobrecarga de las siguientes unidades de tratamiento y la aparición de organismos filamentosos en los sistemas biológicos.

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, desbaste y desarenado deben ir antes de éste. 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.

Hay tres tipos principales de desarenadores:

Desarenadores de flujo horizontal

En los desarenadores de flujo horizontal, el agua a tratar pasa a través de la cámara en dirección horizontal y la velocidad lineal del flujo se controla con las dimensiones del canal, ubicando compuertas especiales a la entrada para lograr una mejor distribución del flujo, o utilizando vertederos de salidas con secciones especiales

Desarenadores aireados

Las arenas se remueven en un desarenador aireado por causa del movimiento en espiral que realiza el agua residual. Debido a su masa las partículas de arena se aceleran y abandonan las líneas de flujo hasta que en las últimas alcanzan el fondo del tanque, ya que el flujo en espiral es un campo con aceleración variable inducido por el aire inyectado.

Dos factores principales que contribuyen a la popularidad de los desarenadores aireados, en comparación con los de flujo horizontal:

• 1. Mínimo desgaste de equipos

• 2. No se requiere una unidad independiente para el lavado de arenas.

Los desarenadores de vórtice consisten en un tanque cilíndrico al cual ingresa el agua a tratar en forma tangencial, creando un vórtice dentro del cilindro. Existen dos clases de desarenadores de vórtice:

El primero permite que tanto la salida como la entrada de agua sea en forma tangencial. La turbina giratoria se emplea para producir una trayectoria toroidal de las partículas logrando así que las arenas sedimenten en el fondo del pozo, de donde se extraen con una bomba de arenas o del tipo air lift. Las arenas extraídas de la unidad se pueden procesar posteriormente para remover material orgánico presente.

El segundo tipo de desarenador se genera un vórtice libre por la acción del flujo tangencial de entrada. El efluente sale por el centro de la parte superior de la unidad desde un cilindro rotatorio, llamado "ojo" del fluido. Las fuerzas centrifuga y gravitacional, presentes dentro de ese cilindro rotatorio, limita la liberación de las partículas con densidad superior a la del agua. Las partículas de arena se sedimentan por gravedad en la parte inferior de la unidad, mientras que las partículas orgánicas, abandonan el desarenador con el efluente.

Preaireación

Es un término que se usa en el tratamiento de aguas servidas y que indica la inyección de aire u oxígeno en este fluido en la etapa preliminar o de pre-tratamiento.

Tiene como objetivo fundamental el reducir los malos olores que se generan en esta etapa producto de las condiciones anaerobias (es decir, libres de oxígeno) que se presentan en estas aguas al ingreso a la planta de tratamiento.

Estas condiciones anaerobias favorecen la multiplicación de bacterias que crecen en este medio y las que producen, como consecuencia de su metabolismo, gases que son muy malolientes (por lo general este producto corresponde a Sulfidrilos). Estas emanaciones malolientes pueden causar serios problemas con la comunidad circundante cuando son transportadas por los vientos.

Para que sirve la preaireación?

• 1. Mejorar la tratabilidad del agua

• 2. Procurar la separación de las grasas

• 3. Control de olores

• 4. Separación de arenas y floculación

• 5. Conseguir una distribución uniforme de salidas suspendidos y flotantes en su entrada a las unidades de tratamiento.

• 6. Aumentar la eliminación de DBO5.

Equipos de preaereacion

Aereadores de la Serie NSA

Aereadores de superficie mecánicos se dividen en dos categorías: aereadores de velocidad alta y aereadores de velocidad lenta.

• Arreadores de velocidad alta incorporan un motor eléctrico directamente acoplado a un impulsor que bombea agua y la esparce horizontalmente. Este diseño la cual aparenta ser barato, tiene una eficiencia para transferir oxígeno muy baja, ya que el impulsor trabaja a velocidades muy altas y se desperdicia energía moviendo agua a velocidades más rápida de lo que necesita el impulsor.

• Aereadores de velocidad lenta son mucho más eficientes que los de alta velocidad porque el rotor opera cerca de la velocidad óptima para aereadores. Sin embargo, los aereadores de velocidad lenta cuestan más ya que incluyen un reductor para disminuir la velocidad del motor eléctrico y accionar impulsores de diámetros grandes.

Además, el reductor está típicamente montado a medio metro por encima del rotor y requiere un eje grande y largo con cojinetes grandes y robustos.

Características Técnicas del NSA

REDUCTOR

El aereador NSA usa un reductor planetario para accionar el rotor del aereador. Este tipo de reductor se fabrica al por mayor y ofrece una relación de costo por capacidad excelente. El reductor esta montado directamente al rotor. Este acoplamiento único provee un número de beneficios:

1. El reductor opera parcialmente sumergido. El agua que corre entre las aspas del impulsor, enfría el reductor cerca a la temperatura ambiental. La baja temperatura permite que el aceite dure mucho más.

2. El reductor acciona directamente el rotor eliminando el eje de transmisión y vibraciones, comunes con los aereadores tradicionales de velocidad lenta.

3. El conjunto reductor y rotor está sujeto al motor eléctrico por un "tubo de torsión". Este tubo puede flexionar lateralmente para amortiguar los golpes de choque causados por el impacto de olas en el rotor.

ROTOR

Un rotor tradicional de alta eficiencia con aspas espirales ó rotor avanzado DBS con aspas flexibles son disponibles en el aereador NSA. Vea los detalles en la página del rotor.

El aireador mecánico es utilizado para plantas de tratamiento de aguas residuales tipo doméstico, manejamos aereadores mecánicos fijo, operados con motor eléctrico cerrado para uso rigurozo de ¼ hp.

El aireador mecánico utiliza corriente alterna 120 volts, construido con materiales anticorrosivos como acero inoxidable y polipropileno

Autor:

Any Mitchell Torres Cisneros

Instituto tecnológico de CD. Guzmán

Ingeniería Ambiental

Octavo semestre

Unidad 3

Profesor: Juan José Velarde

CD. Guzman Jalisco, 16 de Marzo del 2010