Depuración de aguas residuales urbanas

Medio amiente. Cadenas de procesos. Procedimientos. Pretratamientos. Tratamientos físico químicos y biológicos. Precipitación química. Decantación. Fangos activados. Lodos. Características. Desbaste. Desarenado. Coagulación. Floculación. Decantación

  • Enviado por: Javier Novoa
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 34 páginas
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INTRODUCCIÓN

Lo que se busca en el tratamiento de Aguas Residuales Urbanas (ARU), es el obtener un agua libre de impurezas, cuya contaminación se limite a un grado tal, que su vertido no ocasione ningún perjuicio a la fauna y la flora del medio receptor.

Las impurezas contenidas en las ARU comprenden materias minerales y materia orgánica que son arrastradas por la corriente líquida en forma de materia en suspensión o, en mayor o menor proporción, disueltas en agua.

A estas materias se añaden microorganismos, que pueden degradar la materia orgánica y provocar fermentaciones pútridas.

Una de las características de las ARU es su biodegradabilidad (posibilidad de depuración mediante tratamiento biológico) que aparece si existe una alimentación equilibrada de las bacterias (N y P).

La contaminación de un ARU se estima en función de su caudal, de su concentración en materias en suspensión y de su DBO. La DQO permite valorar su contaminación de origen industrial.

Para depurar las ARU, generalmente es preciso combinar varios tratamientos elementales, cuyas bases pueden ser físicas, químicas y biológicas, y cuyo efecto es el de eliminar en primer lugar las materias en suspensión, a continuación las sustancias coloidales, y después las sustancias disueltas (minerales u orgánicas).

CARACTERÍSTICAS DE LAS ARU:

Parámetros

Contaminación Fuerte (ppm)

Contaminación Débil (ppm)

Contaminación Ligera (ppm)

Sólidos totales

100

500

200

Sólidos en suspensión totales

500

300

100

Sólidos sedimentables totales

250

180

40

DBO5

300

200

100

DQO

800

450

160

Nitrógeno orgánico

35

20

10

Amoníaco libre

50

30

15

Nitritos

0,1

0,05

0

Nitratos

0,4

0,2

0,1

Fósforo total

17

7

2

Cloruros

175

100

15

Grasas

40

20

0

PRINCIPALES CADENAS DE PROCESOS:

La depuración de un efluente urbano puede poner en juego, por separado o conjuntamente:

  • Instalaciones de depuración física:

  • Pretratamiento

  • Decantación primaria, cuyo objetivo es eliminar las materias en suspensión sedimentables y flotables.

  • Instalaciones de depuración físico-químicas:

  • En ellas pueden separarse por coagulación, las materias en suspensión no sedimentables; elimina igualmente ciertos metales pesados, así como los fosfatos.

  • Instalaciones de depuración biológicas:

  • Buscamos una eliminación más completa de la contaminación orgánica por acción bacteriana.

  • Instalaciones de tratamiento y secado de los fangos:

  • RENDIMIENTOS DE LA DEPURACIÓN EN LOS DISTINTOS PROCEDIMIENTOS:

    El rendimiento de la depuración depende de numerosos factores, en especial:

    • Regularidad del caudal y de la carga del efluente a tratar.

    • Proporción de agua residual a tratar (si existe).

    • Concentración del agua bruta.

    • Temperatura del agua.

    Los rendimientos de eliminación, en porcentaje, pueden estimarse como sigue:

  • Decantación primaria (tratamiento físico):

    • Eliminación de la DBO del orden del 35%.

    • Eliminación de las materias en suspensión (MeS) sedimentables hasta el 90%.

  • Decantación después de la floculación (Trat. Físico-químico):

    • Eliminación de la DBO del orden del 70%.

    • Eliminación de la MeS totales hasta el 90%.

  • Depuración biológica

    • Puede obtenerse un rendimiento elevado de la reducción de la DBO (más del 95%).

    RESULTADOS PREVISTOS:

    Estos resultados están previstos para una estación depuradora que conste de:

    • Pretratamientos:

      • Desbaste de gruesos.

      • Tamizado de finos.

      • Desarenador.

      • Desengrasador.

    • Tratamientos primarios:

      • Decantadores primarios.

    • Tratamientos biológicos (secundarios):

      • Reactor biológico.

      • Decantador secundario.

    • Línea de tratamiento de fangos:

      • Espesado.

      • Digestión anaerobia.

      • Acondicionamiento térmico.

      • Secado.

      • Almacenamiento.

  • Agua bruta:

      • DBO5: 250 ppm

      • Carga S.S.: 270 ppm

      • Factor punta: 2

      • DBO5: 30000 Kg./día

      • S.S.: 32000 Kg./día

  • Después del tratamiento primario:

    • DBO5: 200 ppm

    • S.S.: 200 ppm

    • TNK: 40 ppm

  • Después del tratamiento biológico:

      • DBO5 (en afluente): 25 ppm

      • S.S. (en afluente) : 25 ppm

      • TNK: 10 ppm

  • Características del fango:

    • Sequedad (% en peso sólido seco): > 25%

    • Estabilidad (peso de sólidos volátiles): < 50%

    PRETRATAMIENTOS

    Antes de su depuración, las aguas brutas se someten generalmente a un pretratamiento que comprende un cierto número de operaciones, físicas o mecánicas. Esto tiene por objeto separar del agua la mayor cantidad posible de las materias que, por su naturaleza o tamaño, crearían problemas en los tratamientos posteriores.

    Consta el pretratamiento de los siguientes procesos:

    • Aliviadero de agua en exceso, para evitar sobre cargas hidráulicas en el proceso (no es un pretratamiento propiamente dicho).

    • Desbaste (tamizado, cribado, desbrozo) para eliminar partículas de tamaño excesivamente grueso.

    • Dilaceración (trituración), sistema útil si se quiere evitar las problemáticas de las rejillas y la extracción de subproductos.

    • Desarenado, para eliminación de arenas y sustancias sólidas densas en suspensión.

    • Desengrasado, para eliminación de los distintos tipos de grasas y aceites, así como de elementos flotantes.

    • Evacuación de desechos recogidos sobre las rejas.

    ALIVIADERO DE ENTRADA

    Su misión es la de evacuar el excedente de caudal sobre el que se ha calculado como tope para funcionamiento de la depuradora. Por esto es necesaria la construcción de depósitos de retención para tiempos de permanencia de 20-30 minutos, que recogen las primeras escorrentías con contaminación alta.

    DESBASTE

    Se emplea para la reducción de sólidos en suspensión de tamaños distintos. Es una separación de sólidos por interposición de una rejilla, criba o tamiz con el fin de acondicionar el agua para su descarga, bien en los receptores o para un tratamiento secundario.

    Objetivos:

    • Proteger a la estación de la posible llegada 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 bruta, que podrían disminuir la eficacia de los tratamientos posteriores.

    • Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores.

    • Eludir posteriores depósitos.

    Puede decirse que, salvo excepciones, la instalación de rejillas de desbaste es indispensable en cualquier depuradora.

    TIPOS DE REJAS:

    Según su modo de limpieza:

  • REJAS MANUALES

  • Están constituidas por barrotes rectos, de acero, a veces verticales y a veces inclinados con ángulos de 60° a 80° sobre la horizontal.

  • REJAS AUTOMÁTICAS

  • No sólo se reduce el trabajo de limpieza, también se disminuyen los rebases y desbordamientos.

    COMPARACIÓN ENTRE REJAS:

    Conceptos

    Limpieza manual

    Limpieza automática

    Tamaño de la barra (cm.)

    0.6/1.5

    0.6/1.5

    Separación rejas (cm.)

    2.5/5

    1.6/7.5

    Inclinación

    30°/45°

    0/30°

    Velocidad de aproximación (m/s)

    0.3/0.6

    0.6/0.9

    Pérdida de carga admisible (cm.)

    15

    15

    DILACERACIÓN

    Tiene por objeto “desintegrar” las materias sólidas arrastradas por el agua. Estas materias en lugar de separase del efluente bruto, se trituran y continúan en el circuito del agua hacia las siguientes fases del tratamiento.

    Esta operación es interesante porque se suprime la evacuación y la descarga de los residuos de las rejas. Los residuos retenidos en las rejas pueden secarse o incinerarse, pero ello obliga a depositarlos previamente con los consiguientes malos olores y atracción de ratas e insectos.

    Existen dos tipos de dilaceradores:

  • Dilaceradores sin elevación de agua:

  • Presentan la ventaja de que sólo producen una pequeña pérdida de carga y de que absorben una pequeña cantidad de energía.

  • Dilaceradores en línea

  • Trituran los sólidos a la vez que impulsan el agua.

    CARACTERÍSTICAS DE LOS DILACERADORES:

    Caudal (m3/h)

    Altura máx. (m)

    Pérdida de carga (m)

    Potencia del motor (Kw.)

    D. sin elevación de agua

    5-8000

    0.3-1.2

    0.1-0.35

    0.25-4

    D. en línea

    50-300

    0

    0

    7.5-20

    DESARENADO

    Extrae del agua la grava, arena y partículas minerales más o menos finas con el fin de evitar sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión y evitar sobrecargas en las siguientes fases del tratamiento. La retirada de estos sólidos se realiza en depósitos, donde se remansa el agua, se reduce la velocidad del agua, aumentando la sección de paso. Las partículas en suspensión, debido al mayor peso, se depositan en el fondo del depósito denominado desarenador. Esta retención se podría hacer en los tanques de decantación, pero la mezcla de arenas y lodos complicaría los procesos siguientes de tratamiento de lodos.

    La entrada de arena en los elementos de los tratamientos primarios o secundarios, perturbaría su funcionamiento, entre otras, por las siguientes razones:

    • Por aumento de la densidad del fango lo que dificultaría su separación de las paredes y fondo de los depósitos.

    • Aumento del riesgo de atascamientos por acumulaciones en canales y tuberías.

    • Por la abrasión provocada sobre los elementos mecánicos en movimiento.

    En las ARU, el desarenado es más complejo, debido a la heterogeneidad del medio. En este caso se trata de separar la arena de otras materias presentes en el agua, en especial materia orgánica, de forma que la arena retenida no arrastre materia contaminada. La arena que se extrae contiene siempre materia orgánica, que sedimenta al mismo tiempo. La separación de estas materias se hace adoptando una velocidad de barrido de ± 0.30 m/s. Puede mejorarse el resultado mediante un lavado final de la arena extraída del desarenador reduciéndose a menos del 30% el contenido en materia orgánica. De no hacerse esto, se producirían depósitos de materia, susceptibles de fermentación, que producirían malos olores y sería de incómodo manejo.

    PRINCIPALES TIPOS (ORDEN DE IMPORTANCIA)

  • Canales desarenadores simples:

  • La velocidad de flujo varía con el caudal. En pequeñas instalaciones. La arena se extrae manualmente con una capacidad de almacenamiento de 4 ó 5 días.

  • Canales de desarenado con velocidad de flujo constante (0.30 m/s):

  • Provistos de 1 ó 2 canales equipados con un vertedero de salida de ecuación lineal (altura proporcional al caudal). Provistos de un canal de almacenamiento de limpieza manual.

  • Desarenadores circulares.

  • Desarenadores rectangulares aireados.

  • Estos desarenadores están calculados para un tiempo de permanencia de unos 3 ó 5 minutos. Permiten una retención del orden del 80% de las arenas con una granulometría de 250 micras (a caudal máximo) y de 150 micras (a caudal mínimo).

    DESENGRASADO

    Las grasas han creado muchos problemas en la técnica de depuración de aguas residuales, especialmente en los elementos siguientes:

    • En rejillas finas, causando obstrucciones.

    • En los decantadores al atraer a la superficie pequeñas partículas de materia orgánica.

    • En la depuración por el sistema de fangos activados dificultan la correcta aireación.

    • Perturban el proceso de digestión de los lodos.

    • La D.Q.O. se incrementa en un 20/30%.

    La cantidad de grasa incorporada en las ARU puede considerarse en un 28% de los sólidos en suspensión.

    El decantador primario separa necesariamente las grasas, que se acumulan en la superficie, pero generalmente se adapta mal a la recogida de éstas cuando su volumen resulta considerable, con las siguientes dificultades de explotación.

    En ARU, el desengrase es conveniente (indispensable si no se procede a una decantación primaria) y se efectúa satisfactoriamente en combinación con el desarenado (tranquilización de una fracción de la superficie líquida en un desarenador aireado y recogida de las grasas y espumas por vertido o rascado), siempre que las dimensiones del aparato se calculen consecuentemente.

    El desengrasador lleva una zona de aeración, en la que se le inyecta aire por su parte inferior, y una zona tranquilizada destinada a la acumulación de las grasas en la superficie.

    El tiempo de permanencia en este aparato es de 10 ó 15 minutos a caudal medio, con un mínimo de 5 minutos.

    TAMIZADO

    Es una filtración sobre soporte delgado, que se utiliza en numerosos campos del tratamiento del agua, según las dimensiones del orificio de paso del soporte, se distinguen dos variantes:

    • Macrotamizado

    • Microtamizado

    EVACUACIÓN DE DESECHOS

    Los desechos recogidos sobre las rejas se evacuan manualmente, mecánicamente (cinta transportadora) o transportador de rasquetas, o hidráulicamente.

    Para facilitar su transporte, se escurren y se hacen más compactas, mediante prensas hidráulicas o mecánicas especialmente concebidas para ello.

    La arena extraída manualmente, con pala, de canales desarenadores pequeños, es, generalmente, impropia para su reutilización y debe enterrarse, o enviarse a un vertedero con los residuos del desbaste.

    TRATAMIENTOS FÍSICO-QUÍMICOS

    COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN

    El objetivo de esta etapa es separar una suspensión coloidal estable (debido a su pequeño tamaño y a la existencia de cargas negativas repartidas en su superficie) en condiciones de velocidad satisfactorias, por ejemplo, bajo la influencia de la pesantez, aglomerando los coloides en partículas mayores. Para esto se requieren las siguientes etapas: coagulación y floculación.

    En el campo del tratamiento de aguas residuales, la coagulación es, por definición, el fenómeno de desestabilización de las partículas coloidales, que puede conseguirse especialmente por medio de la neutralización de sus cargas eléctricas. Se llama coagulante al producto utilizado para esta neutralización.

    La agrupación de las partículas descargadas, al ponerse en contacto unas con otras, constituye la floculación, que da lugar a la formación de flóculos capaces de ser retenidos en una fase posterior del tratamiento del agua. Algunos productos pueden favorecer la formación del flóculo; a estoas se les llama floculantes.

    La separación del sólido-líquido, del flóculo formado y del agua, puede hacerse por filtración, decantación o flotación, seguidas o no de filtración.

    En el tratamiento de ARU, con frecuencia es tal la concentración de materia en suspensión, que puede conseguirse una floculación mediante simple agitación. Con el fin de favorecer la eliminación de la contaminación coloidal, puede introducirse un coagulante.

    COAGULACIÓN

    PRINCIPALES COAGULANTES:

    Los coagulantes principalmente utilizados son sales de Al o de polielectrólitos catiónicos Fe. En algunos casos, pueden utilizarse igualmente productos de síntesis, tales como los

    La sal metálica actúa sobre los coloides del agua por medio del catión, que neutraliza las cargas negativas antes de precipitar.

    Al polielectrólito catiónico e le llama así porque lleva cargas positivas que neutralizan directamente los coloides negativos. Se emplean normalmente junto con una sal metálica, en cuyo caso permiten una importante reducción de la dosis de dicha sal, de esta manera puede llegarse incluso a suprimir completamente la sal metálica, con lo que se consigue reducir notablemente el volumen de fango producido.

    SALES DE ALUMINIO:

  • Sulfato de aluminio (forma líquida o sólida):

  • Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 ! 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2

  • Cloruro de aluminio (forma líquida):

  • 2 AlCl3 + 3 Ca(HCO3)2 ! 2 Al(OH)3 + 3 CaCl2 + 6 CO2

  • Sulfato de aluminio más cal:

  • Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 ! 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3

  • Sulfato de aluminio más sosa cáustica:

  • Al2(SO4)3 + 6 NaOH ! 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4

  • Sulfato de aluminio más carbonato sódico:

  • Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O ! 2 Al(OH)3 + 3 NaSO4 + 3 CO2

    Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6 H2O ! 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 6 NaHCO3

  • Aluminato sódico:

  • NaAlO2 + Ca(HCO3)2 + H2O ! Al(OH)3 + CaCO3 + NaHCO3

    2 NaAlO2 + 2 CO2 + 4H2O ! 2 NaHCO3 + Al(OH)3

  • Policloruro básico de Al (PCBA)

  • Se obtiene de la condensación de sales de aluminio (en condiciones excepcionales), sus propiedades coagulantes y floculantes son excepcionales.

    SALES DE HIERRO:

  • Cloruro férrico:

  • 2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 ! 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2 + 6 CO2

  • Cloruro férrico más cal:

  • 2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ! 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3

  • Sulfato férrico:

  • Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 ! 3 CaSO4 + 2 Fe(OH)3 + 6 CO2

  • Sulfato férrico más cal:

  • Fe2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 ! 3 CaSO4 + 2 Fe(OH)3

  • Sulfato ferroso:

  • FeSO4 + Ca(HCO3)2 ! Fe(OH)2 + CaSO4 + 2 CO2

  • Sulfato ferroso más cloro:

  • 2 FeSO4 + Cl2 + 3 Ca(HCO3)2 ! 2 Fe(OH)3 + 2 CaSO4 + CaCl2 + 6 CO2

  • Sulfato ferroso más cal:

  • FeSO4 + Ca(OH)2 ! Fe(OH)2 + CaSO4

  • Cloruro férrico más aluminato sódico:

  • 3 NaAlO2 + FeCl3 + 6 H2O ! 3 Al(OH)3 + Fe(OH)3 + 3 NaCl

    OTROS COAGULANTES:

  • SO4Cu o SO4Cu + Ca(OH)2 (empleo excepcional).

  • Ozono: ayudante de la coagulación (en algunos casos).

  • FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COAGULACIÓN:

    • Tipo de coagulante.

    • Cantidad de coagulante.

    • Característica del agua, pH. Es preferible que el pH quede dentro de la zona correspondiente al mínimo de solubilidad de los iones metálicos del coagulante correspondiente.

    • Tiempo de mezcla y coagulación.

    • Efecto de la Tª del agua. Su influencia principal es su efecto sobre el tiempo requerido para una buena formación de flóculos. Cuanto más fría, generalmente, más largo será el tiempo requerido para producir buenos flóculos.

    • Fuerza de la agitación.

    • Presencia de núcleos. Las partículas sólidas en suspensión actúan como núcleos para la formación inicial de flóculos. Es un hecho bien conocido que el agua que contiene poca turbiedad coloidal es, frecuentemente, de floculación más difícil.

    CARACTERÍSTICAS DEL COAGULANTE:

    • Carga opuesta al coloide con objeto de que, al agregar a la solución coloidal cargas opuestas, las fuerzas electroestáticas puedan ser neutralizadas, PUNTO ISOELÉCTRICO o potencial Z nulo.

    • Han de ser lo más “fuertes” en carga (valencia), para que la ruptura de la estabilidad coloidal sea lo más rápida posible.

    • Han de ser muy pesados, para que los flóculos formados puedan separarse lo más rápidamente posible, por precipitación.

    FLOCULACIÓN

    El coagulante introducido da lugar a la formación del flóculo, pero es necesario aumentar su volumen, su peso y sobre todo su cohesión. Se favorecerá el engrosamiento del flóculo por medio de:

    • Una coagulación previa, tan perfecta como sea posible.

    • Aumento de la cantidad del flóculo en el agua (recirculación de flóculos).

    • Agitación homogénea y lenta del conjunto, con el fin de aumentar las posibilidades de que las partículas coloidales descargadas eléctricamente se encuentre con una partícula de flóculo

    • Empleo de ciertos productos floculantes, que actúan a nivel de velocidad de reacción y de calidad del flóculo.

    TIPOS DE FLOCULANTES:

    Los floculantes pueden clasificarse:

    • Por su naturaleza (mineral u orgánica).

    • Su origen (sintético y natural).

    • Por su carga eléctrica (aniónico, catiónico o no iónico).

    MINERALES:

    • Sílice activada, se usa sobre todo con sulfato de alúmina.

    • Arcillas

    • CO3Ca precipitado.

    • Carbón activo (en polvo).

    ORGÁNICOS:

    • Productos naturales (almidones, derivados de celulosa, gomas,…).

    • Sintéticos (poliacrilamidas, poliamidas,…).

    PRECIPITACIÓN QUÍMICA

    Por precipitación química se entiende la formación, por la acción de los reactivos apropiados, de compuestos insolubles de los elementos indeseables contenidos en un agua, aplicando las leyes de Berthollet o las de oxidación-reducción.

    Los procesos que se emplean más corrientemente en tratamientos de aguas son, en el primer caso el de la precipitación cristalina de los iones Ca+2 y Mg+2 y, en el segundo caso, la precipitación de hidróxidos metálicos.

    ELIMINACIÓN DE CALCIO Y MAGNESIO:

  • Descarbonatación con cal:

  • Es el tratamiento más utilizado, su misión es la de eliminar la dureza bicarbonatada de un agua. Conduce únicamente a una eliminación parcial de la suma de los iones de Ca y Mg, puesto que no ejerce acción alguna sobre la dureza permanente.

    Las reacciones químicas de descarbonatación son:

    Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 ! 2 CaCO3 !+ 2 H2O

    Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 ! MgCO3 + 2 H2O

    Teniendo en cuenta que el carbonato magnésico es relativamente soluble (del orden de 70 mg/l), un exceso de cal conducirá a la reacción:

    Ca(OH)2 + MgCO3 ! CaCO3 !+ Mg(OH)2 !

  • Carbonato sódico:

  • Lo usamos para disminuir la dureza permanente del agua. Este procedimiento ya casi no se usa. Generalmente es preferible combinar la descarbonatación sólo con cal

    ELIMINACIÓN DE SILICIO:

  • Aluminato sódico:

  • Transformamos el silicio en un silicoaluminato complejo de calcio y hierro, que se forma a la temperatura del agua.

    Esto se consigue añadiendo al suelo dosis convenientes de cloruro férrico, de aluminato sódico y de cal. Los resultados de la eliminación de silicio, mejoran, generalmente, si se realiza al mismo tiempo la descarbonatación del agua.

  • Hidróxido magnésico:

  • Este tratamiento puede realizarse en frío o en caliente:

  • En frío.

  • En caliente: complementario a la descarbonatación. Tratamos el agua a unos 100°C.

  • DECANTACIÓN

    El objeto de la decantación es el de conseguir que se depositen las partículas que se encuentran en suspensión en el agua, tanto si retrata de partículas presentes en el agua bruta, como si se deben a la acción de un reactivo químico añadido en el tratamiento (coagulación, eliminación de hierro, depuración química, etc.) e incluso de las que resultan de una floculación física ligada a una acción biológica (ARU).

    PRINCIPALES TIPOS DE DECANTACIÓN:

    Podemos diferenciar cuatro tipos de decantaciones:

  • Decantación estática:

  • Puede procederse por intermitencia, llenando un depósito en el que el agua permanezca en reposo durante varias horas, y vaciando a continuación la capa superior de agua hasta un nivel por encima del de los fangos depositados. Pude ser interesante este procedimiento para instalaciones provisionales, pero en una explotación industrial, siempre es preferible utilizar un decantador en circulación continua, con el fin de evitar frecuentes intervenciones manuales.

    El decantador está constituido por un depósito rectangular o circular. Para que se depositen los fangos, es preciso que la velocidad ascensional del agua sea inferior a la velocidad de caída de las partículas, lo que, naturalmente, depende de la densidad y tamaño de las mismas.

    Los decantadores estáticos deben funcionar preferentemente de forma regular, puesto que si las variaciones de caudal provocan la formación de remolinos que hacen que los fangos suban a la superficie. Igualmente, cualquier variación de temperatura, por pequeña que sea, entre el agua bruta y el agua del decantador, da lugar a movimientos de convección que producen el mismo efecto.

  • Decantación por contacto de fangos:

  • Los progresos de la técnica, han mejorado la floculación aumentando la concentración del flóculo, o recirculando los fangos, con lo cual se acelera la decantación.

    En el caso de tratamiento biológico de ARU, los decantadores finales, en los que se separa el flóculo biológico del agua depurada, se denominan clarificadores. Estos decantadores deben admitir grandes porcentajes de recirculación, de forma que los fangos permanezcan el menor tiempo posible en el aparato, antes de volver a los depósitos de aeración.

    Con los sistemas de decantación por contacto de fangos mejoran los fenómenos de floculación y se obtiene un rendimiento óptimo de la cantidad de reactivo introducida, debido a la concentración que se produce en el lecho del fango. Se consigue así una mejor adsorción de las materias disueltas sobre el flóculo formado. Dentro de esta decantación hay dos tipos:

  • Recirculación de fangos:

  • Los fangos se separan del agua clara en una zona de decantación. Seguidamente, se recirculan haciéndoles pasar a una zona de mezcla, provista de un sistema de agitación mecánica (Accelerator, Turbocirculator) o hidráulica (Circulator). El agua bruta, a la que se han añadido los reactivos, se introduce igualmente en esta zona de mezcla.

  • Decantación por lecho de fango (tipo Pulsador):

  • En este caso no se pretende que circule el fango. Se trata solamente de mantenerlo en forma de una masa en expansión, que el agua pueda atravesar de abajo arriba, de manera regular y uniforme. La agitación, muy lenta, tiene lugar en el punto de introducción del agua a utilizar.

    TIPOS DE DECANTADORES:

    Dependiendo de la decantación que queramos realizar, tendremos diferentes decantadores:

  • Decantadores estáticos:

  • Sin rascado

  • Con barrido mecánico

  • Con succión de fangos

  • Decantadores por contacto de fango:

  • Estos decantadores pueden utilizarse en todos los procesos de depuración en los que interviene un reactivo químico.

  • Recirculación de fangos:

  • Circulator

  • Turbocirculator

  • Acelerator

  • Laminar R.P.S.

  • Lecho de fangos:

  • Pulsator

  • Pulsador laminar

  • Superpulsatos

  • TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS

    PROCESOS BIOLÓGICOS AEROBIOS

    Los procesos aerobios son los procesos de tratamiento biológico que se dan en presencia de oxígeno. Aquellas bacterias que pueden sobrevivir únicamente en presencia de O2 disuelto se conocen como aerobias obligadas (restringidas a una condición específica de vida).

    La depuración biológica aerobia de las ARU consiste, en una primera fase, en provocar el desarrollo de bacterias que se reúnen en películas o flóculos, y que, por acción física o físico química, retienen la contaminación orgánica y se alimentan de ella. En una segunda fase, generalmente, se separa por sedimentación los fangos producidos.

    El tratamiento biológico aerobio puede llevarse a cabo mediante diferentes procesos. Los procesos biológicos más importantes son los siguientes enumerados de mayor a menor complejidad:

  • Bases de aireación.

  • Lagunas aireadas.

  • Lechos bacterianos.

  • Fangos activos.

  • Los dos últimos son los que se encuentran implementados en la línea de agua de una estación depuradora. En ambos procesos se alcanzan rendimientos en la eliminación de DBO5 similares, superiores al 90 %. La elección de uno u otro viene dado por las características de cada caso en concreto.

    LECHOS BACTERIANOS:

    El sistema de lecho bacteriano es un sistema de depuración biológica de aguas residuales, en el que la oxidación se produce al hacer circular, por un medio poroso, aire y agua residual. La circulación del aire se realiza de forma natural o forzada, a contra corriente o en el mismo sentido del agua.

    La materia orgánica y sustancias contaminantes del agua son degradadas en una película biológica compuesta por microorganismos, que se desarrollan alrededor de los elementos constitutivos de la masa porosa. Esta película no debe tener más de 3 milímetros de espesor ya que no se puede asegurar la acción del oxígeno en espesores mayores. La película se forma por adherencia de los microorganismos al árido y a las partículas orgánicas, formando la película. Al aumentar el espesor de esta entra en anaerobiosis la parte profunda, al no llegar el oxígeno. Se produce conjuntamente una fase anaeróbica con desprendimiento de gases y ruptura de la película, perdiendo la capacidad de adherencia al medio poroso. Se desprende la película, siendo arrastrada por el agua residual y conducida a la decantación secundaria donde se producirá la sedimentación.

    La película biológica contiene principalmente bacterias aerobias, aunque también pueden encontrarse bacterias anaerobias cuando las condiciones lo permiten, además de hongos, algas y protozoos. Abunda también la fauna depredadora como gusanos, larvas de insectos, arácnidos,… que van a controlar el crecimiento de las bacterias.

    Cualquiera que sea el material, todos los lechos bacterianos funcionan según los mismos principios. Según el material de relleno distinguimos los siguientes tipos de lechos:

  • Lechos bacterianos de árido.

  • lechos bacterianos con relleno de material plástico.

  • lechos bacterianos con relleno de materiales especiales.

  • TIPOS DE LECHOS ATENDIENDO A LA RECIRCULACIÓN:

  • Sin recirculación: altura del lecho 1.8 / 3.0 metros.

  • Con recirculación, de decantación secundaria a primaria: en este lecho, se usa un proceso que incluye recirculación y una alta carga hidráulica de aplicación a un lecho de poco espesor.

  • con recirculación de salida del lecho a entrada del propio lecho.

  • con recirculación de decantación secundaria a lecho bacteriano.

  • RECIRCULACIÓN:

    La recirculación de una parte del efluente, ya sea al decantador primario, o al lecho bacteriano directamente, es un método que se ha extendido mucho, como medio de mejora del rendimiento del proceso. Efectivamente, la recirculación cumple los siguientes objetivos:

  • Efectúa una dilución del influente, reduciendo el efecto que pueda producirse de una sobrecarga instantánea.

  • Reduce la tasa de crecimiento de la película biológica por el mismo efecto de dilución.

  • Produce un mayor arrastra de las partículas no activas de la película biológica procurando un contacto más efectivo de ésta con el influente.

  • Se produce un aumento de rendimiento, como consecuencia del hecho de que el agua a tratar ya no pasa solamente una vez por el sistema, sino que, dependiendo del porcentaje de recirculación, hay una cierta parte de aquélla que pasa una vez, otra que pasa dos veces, otra tres,…

  • Se define como coeficiente de recirculación al cociente:

    r = QR / Q

    Siendo:

    r = coeficiente de recirculación.

    Q = caudal de agua residual que entra.

    QR = caudal recirculado.

    PROBLEMAS:

  • Desaparición de la película biológica de forma brusca: debido la presencia de un vertido ácido o tóxico.

  • Encharcamiento de la superficie del lecho: por una mala granulometría del medio poroso, excesiva carga orgánica o excesiva biomasa.

  • Olores: la causa es la entrada en funcionamiento preferente de las bacterias anaerobias o facultativas por falta de aeración.

  • Moscas en el lecho: se debe a un excesivo crecimiento del número de larvas en el interior del lecho.

  • Formación de espumas en caneletas de recogida: la cusa fundamental es la presencia de elementos tenso-activos (detergentes) no biodegradables.

  • formación de hielo en el lecho: las bajas temperaturas del aire ambiente pueden llegar a helar el lecho.

  • FANGOS ACTIVADOS:

    El fundamento del sistema es la propiedad que tiene le agua residual, despejada de sus sólidos sedimentables y sometida durante algún tiempo a la inyección o mezcla de aire finamente dividido, de producir la coagulación de aquellas sustancias en suspensión que, por su estado, son incapaces de sedimentar solas.

    Los efectos producidos por el sistema son:

    • Coagulación.

    • Sedimentación.

    • Arrastre de bacterias en un 90 / 95%.

    • Estabilización de la materia orgánica.

    • Oxidación de la materia carbónica.

    A la salida de las balsas de activación la mezcla de agua y fangos pasa a la decantación secundaria. El agua decantada constituye ya el efluente depurado. Los fangos sedimentados se extraen del decantador; una parte se recircula activación como fangos activos; el resto pasa al tratamiento de digestión directamente o por intermedio de nueva sedimentación en los decantadores primarios.

    VENTAJAS:

  • La masa microbiana se controla purgando.

  • no existen insectos en superficie.

  • Se consigue una mineralización de la materia orgánica.

  • Puede conseguirse la reducción de compuestos orgánicos peligrosos.

  • INCONVENIENTES:

  • Tiene un consumo energético grande.

  • Es un 20 ó 40% más caro que los lechos bacterianos.

  • Es más sensible este proceso a la oscilación de cargas contaminantes, de caudal y tóxicos.

  • TRATAMIENTO DE FANGOS (LODOS)

    En la mayoría de los procesos de los tratamientos de las ARU, se producen fangos, de los que hay que deshacerse de forma adecuada. La característica común de todos los fangos es que constituyen un residuo extremadamente líquido, de valor escaso o nulo. Algunos de ellos son químicamente inertes pero los que proceden de tratamientos biológicos son fermentables y a veces nauseabundos.

    Existen esencialmente dos puntos de evacuación de lodos, y con ello, dos tipos de lodos:

  • Lodos primarios:

  • Se corresponden a los lodos producidos en el tratamiento físico-químico (tratamiento primario).

  • Lodos secundarios:

  • Se corresponden con los fangos producidos en los tratamientos biológicos (tratamientos secundarios).

    CARACTERÍSTICAS DE LOS LODOS:

  • Sedimentabilidad: parámetro físico muy importante que caracteriza el grado de facilidad en la separación entre fases sólidas y líquidas por gravedad. El ensayo de sedimentabilidad consiste en introducir una muestra de lodo en una probeta de 1 L, homogeneizar y dejar sedimentar durante media hora. Así se obtiene el ÍNDICE VOLUMÉTRICO DEL LODO (SVI) que representa el volumen en ml. Que ocupa un gramo de lodo sedimentado durante media hora. Los lodos sedimentan bien para valores de SVI < 100.

  • Peso específico: relación peso / volumen.

  • Distribución del agua: en los fangos el agua puede representar el 95% y se encuentra en diferentes formas:

      • Agua libre: separable por sedimentación

      • Agua flocular: unida a los flóculos y puede ser eliminada por sedimentación mecánica.

      • Agua capilar: adherida a los flóculos y puede ser eliminada por compactación.

      • Agua de partículas: químicamente ligada a los flóculos, no es elimi8nable por métodos físicos de deshidratación.

    CARACTERÍATICAS QUÍMICAS:

  • Poder calorífico: este parámetro está relacionado con el contenido en materia orgánica, que es la que entra en combustión. Un lodo seco tiene un poder calorífico de 10000 BTU / lb (la hulla tiene 14000 BTU / Lb). El lodo puede tener del orden del 90% de agua y en estas condiciones su poder calorífico disminuye hasta el 100 BTU / Lb.

  • Valor fertilizante:

  • N

    P

    K

    Lodo primario

    2-3

    1-2

    -

    Lodo activo

    3-6

    3-7

    0.6

    Lodo mixto digerido

    2-6

    1-4

    0.1-0.4

  • Contenido en proteínas:

      • Lodos primarios: 25%

      • Lodos digeridos: 18%

      • Lodos activos: 36%

  • Vitaminas: procedentes de la dieta humana.

  • Microcontaminantes: pueden ser orgánicos u inorgánicos.

  • CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS:

  • Taxonomía:

      • Lodos primarios: presentan gran variedad de microorganismos (bacterias, virus,…) procedentes del intestino humano y de la red de alcantarillado.

      • Lodos activados: depende del tipo de sustrato y del funcionamiento del proceso. Los más abundantes son bacterias pero también pueden aparecer protozoos, rotíferos, mohos y crustáceos.

      • Lodos digeridos: su composición microbiológica está definida por el tipo de digestión: aerobia o anaerobia.

  • Patología:

      • Lodos primarios: elevada proporción de gérmenes patógenos procedentes del hombre y animales. El ambiente de estos lodos no es suficientemente agresivos como para destruirlos.

      • Lodos activos: presentan gérmenes de origen fecal.

      • Lodos digeridos: destruidos todos los microorganismos patógenos.

    CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS:

  • ATP: indicador de la existencia de células vivas.

  • ADN

  • Enzimas: existe una cierta relación entre la actividad enzimática y la deshidratación de los lodos. Esto sugiere que se pueden añadir enzimas a los lodos para mejorara las características de desecación.

  • OBJETIVOS Y LÍNEAS DE TRATAMIENTO DE FANGOS:

    Según la disponibilidad de terreno, la naturaleza más o menos fermentable de los fangos, su aptitud para la deshidratación y los factores económicos, podrán variar las soluciones de tratamiento de fangos más adecuadas, pero sus objetivos finales son siempre los mismos:

  • Reducción del volumen: puede obtenerse con un simple espesamiento, por una deshidratación por drenaje natural, escurrido mecánico, secado térmico, o también, y como continuación de una deshidratación por una incineración.

  • Reducción del poder de fermentación (estabilización), que puede obtenerse por:

      • Digestión anaerobia

      • Estabilización aerobia.

      • Estabilización química.

      • Pasteurización.

      • Cocción.

      • Incineración en última etapa.

    Líneas de tratamiento:

  • Estabilización: buscamos una reducción del poder de fermentación.

      • Digestión anaerobia

      • Digestión aerobia

      • Otras:

      • Química.

      • Pasteurización.

      • Irradiación.

      • Espesamiento: reducción del volumen.

        • Espesamiento por decantación:

        • Espesamiento con elutriación.

        • Espesamiento por flotación.

      • Acondicionamiento: hacer que el fango sea más drenable, filtrable o centrifugable. Lo que buscamos son fangos transportables.

        • Acondicionamiento químico.

        • Acondicionamiento térmico.

        • Otros.

      • Deshidratación:

        • Filtración:

      • Lechos de secado.

      • Sacos filtrantes.

      • Filtración al vacío.

      • Filtración con bandas prensadoras.

      • Filtración a presión.

      • Prensas continuas.

        • Centrifugación:

      • Decantadoras continuas.

      • Para espesamiento acelerado.

      • Secado - Incineración:

        • Secador.

        • Horno.

        ESTABILIZACIÓN DE FANGOS

        DIGESTIÓN ANAEROBIA

        Es una fermentación metánica, es decir, una fermentación en ausencia de O2 que estabiliza las materias orgánicas transformándolas en, en el mayor grado posible en gas metano (65 / 70%) y gas carbónico (25 / 30%). Un primer grupo bacteriano, constituido por bacterias productoras de ácidos, transforma los compuestos orgánicos complejos en otros más simples (ác. Acético, propiónico, butírico) los cuales, a su vez, sirven de alimento a un segundo grupo las bacterias metánicas. Estas últimas son los organismos clave de la digestión anaerobia. Son estrictamente anaerobias, se desarrollan lentamente y son muy sensibles a las variaciones de Tª y pH.

        La digestión anaerobia comprende dos fases: una fase de licuación y otra de gasificación.

        La primera fase da lugar a los ácidos volátiles. En la fase de gasificación, las bacterias metánicas producen gas metano a partir de los ácidos volátiles o de alcoholes formados en la primera fase. Una producción excesiva de ácidos volátiles da lugar a un descenso del pH que frenará la actividad biológica de la digestión. Una alcalinidad bicarbonatada elevada puede producirán efecto tampón deseado.

        PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO:

        FAVORABLES:

      • Tª: debe ser constante y suficiente.

      • Volumen del reactor.

      • Concentración elevada de fangos: es conveniente alimentar el digestor con fangos lo más espesos posibles, por dos motivos:

      • Para un tiempo de permanencia correspondiente a un rendimiento dado puede reducirse el volumen y, por tanto, el precio del digestor.

      • La concentración en bacterias metánicas aumenta; se acelera el desarrollo de la reacción bioquímica, facilitándose en especial su puesta en marcha. Se considera como límite inferior 15g / l de materia orgánica.

      • Intensidad de la agitación: multiplica las posibilidades de encuentro de los microorganismos con las materias a degradar y homogeniza la masa de los fangos. Una agitación potente y eficaz evita variaciones de Tª y concentración en las distintas zonas del digestor.

      • Regularidad de la alimentación: aportación de fangos frescos y retirada de fangos digeridos deben regularse para mantener una relación: materia orgánica / microorganismos constante.

      • DESFAVORABLES:

      • Presencia de ciertos cuerpos tóxicos:

      • Cationes pesados (Cu, N, Zn).

      • Exceso de iones NH4+.

      • Sulfuros.

      • Algunos compuestos orgánicos: cianuros, tienoles, ftalatos,…

      • Una concentración excesiva de detergentes.

      • Variaciones bruscas de pH fuera de la zona óptima: 6.8 a 7.2

      • Variación fuerte de condiciones de Tª y carga.

      • RESULTADOS DEL TRATAMIENTO; VENTAJAS DE LA DIGESTIÓN:

        • Los fangos frescos presentan un color gris o amarillento; contienen materias fecales, papeles, residuos de legumbres,… son malolientes. Los fangos digeridos tienen un color negro (sulfuro de hierro) y huelen a brea. No pueden distinguirse prácticamente sus constituyentes originales. La mayor parte de los gérmenes patógenos se encuentra eliminada y el poder bactericida de la digestión alcalina es muy fuerte.

        • La digestión anaerobia presenta la ventaja de suministrar energía en forma de gas metano. Se produce una cantidad en exceso con relación a las necesidades térmicas y energéticas de la planta de digestión. Esta energía puede almacenarse en gasómetros de campana o esferas a presión.

        DIGESTIÓN EN 1 Ó 2 ETAPAS:

        Digestor en 1 etapa:

        Al elevarse el gas arrastra partículas de lodo y otras materias (gases, aceites,…) formando el sobrenadante que se separa del digestor, y se usa como combustible por su elevado poder energético (metano).

        En la digestión tiene que estar a unos 24 / 40 °C por eso tenemos el calentador de lodos aunque también podría haber un serpentín. El tiempo de permanencia es de 30 / 60 días, todo este tiempo es porque sólo 1 /3 del volumen del tanque se usa para la digestión activa. Se usa en estaciones de pequeño tamaño.

        Digestor en dos etapas:

        Lo que buscamos es una mejor utilización volumétrica. La primera etapa es únicamente de digestión. La segunda es un separador sólido-líquido y permite la recogida de gas. El tiempo de residencia de la primera etapa es de 10 / 15 días y la temperatura es de 35 °C, solo se calienta en esta etapa.

        DIGESTIÓN AEROBIA

        Consiste en una aeración prolongada de los fangos, para provocar (en el caso de fangos primarios), o proseguir (fangos activados) el desarrollo de microorganismos aerobios, hasta sobrepasar el período de síntesis de las células y llevar acabo su propia autooxidación. Es el mecanismo de la respiración endógena, esquematizado, en una primera etapa, por la eliminación de materia celular. Posteriormente el NH3 se oxida biológicamente a NO3-

        C5H7O2N*+ 5 O2 ! 5 CO2 + 2 H2O + NH3

        * Célula bacteriana.

        COMPARACIÓN ENTRE DIGESTIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA

        Digestión

        anaerobia

        Digestión

        aerobia

        Productos de degradación

        CH4, H2O, NH4

        CO2, H2O, NO-3

        Energía precisa para digestión de 1 ml de dextrosa

        35 cal

        650 cal

        Velocidad de degradación

        -

        +

        Estabilidad

        =

        =

        Olor

        =

        =

        Reducción final de materias volátiles

        +

        -

        Filtrabilidad

        -

        +

        Sobrenadante

        Sobrenadante

        Difícilmente

        tratable

        Se pueden incorporar a la línea de agua

        DBO5

        1000 / 10000

        500

        DQO

        3000 / 30000

        2600

        Para poblaciones mayores de 25000 habitantes se seleccionará el proceso anaerobio.

        QUÍMICA / PASTEURIZACIÓN / IRRADIACIÓN

      • QUÍMICA:

      • Cuando se tiende preferentemente a reducir los gastos de primera instalación, puede disminuirse notablemente el poder fermentable del fango mediante la adición de agentes químicos. Realizamos esencialmente una acción bactericida.

      • PASTEURIZACIÓN:

      • No es un proceso de estabilización propiamente dicho, sino que tiene por objeto asegurar un fango aséptico, de forma que pueda emplearse sin peligro, en estado líquido, con fines agrícolas, incluso en cultivos forrajeros.

      • IRRADIACIÓN:

      • Es esencialmente un proceso de descontaminación.

        ESPESAMIENTO

        Es la primera fase y la más simple, de la reducción volumen de fangos sin gran consumo de energía.

        El interés del espesamiento es múltiple, las ventajas que presenta para las ARU, son:

      • Mejora la seguridad de la explotación. Los fangos de los decantadores primarios pueden bombearse muy líquidos. Se elimina prácticamente todo el riesgo de obstrucción de tuberías de extracción.

      • Mejora de los equipos de deshidratación; sobre todo filtros-prensa.

      • Reducción del volumen de los equipos de acondicionamiento, especialmente en acondicionadores térmicos.

      • El problema de esta fase no es económico, sino la producción de malos olores (fangos orgánicos), éstos pueden combatirse mediante un encalado.

        TIPOS:

      • ESPESAMIENTO POR DECANTACIÓN:

      • La suspensión fangosa se introduce en un depósito (espesador) con un tiempo de permanencia elevado, en el que se produce el asentamiento del fango sobre sí mismo, efectuándose su extracción por el fondo, mientras que el líquido intersticial se evacua por la parte superior.

        Factores que favorecen el espesamiento:

          • Presencia de partículas densas y granulosas.

          • Influencia del acondicionamiento térmico y de la floculación química sobre la estructura de las materias fangosas.

        Tipos de espesadores:

        • Espesadores sin barrido.

        • Espesadores mecanizados: equipados de un conjunto mecánico giratorio, cuya función es básicamente, facilitar el desprendimiento del agua intersticial y de los gases ocluidos en el fango.

      • ESPESAMIENTO CON ELUTRIACIÓN:

      • Consiste en un lavado del fango con agua clara, para mejorar las características físicas y químicas de la suspensión fangosa. Características:

        • Eliminación de materias coloidales y finas (acelerándose el espesamiento).

        • Reducción de la alcalinidad.

      • ESPESAMIENTO POR FLOTACIÓN:

      • Presenta dos ventajas:

        • Reducción de la superficie y del volumen de las cubas de espesamiento.

        • Obtención, con fangos coloidales de concentraciones muy superiores a las obtenidas por espesamiento estático.

        ACONDICIONAMIENTO

        Una vez espesados los fangos, aún contienen una gran cantidad de agua. Para conseguir unos fangos “transportables” es necesario recurrir a una deshidratación complementaria, y para que estos equipos funcionen, es necesario un acondicionamiento.

        Se trata de disponer de una energía complementaria de floculación para modificar las fuerzas de cohesión interna del fango, para romper la estabilidad coloidal y aumentar artificialmente el tamaño de las partículas y transformar parte del agua ligada en agua libre.

        Usamos procesos de naturaleza física o química, o de una combinación de ambos.

        TIPOS:

      • ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO:

      • El acondicionamiento químico conduce, por la aplicación de los fenómenos de coagulación y floculación, ala aglomeración de las partículas en forma de una red tridimensional o flóculo.

        Los reactivos químicos que se utilizan son de dos tipos: mineral u orgánico.

      • Reactivos minerales: usaremos cal en combinación con una sal de hierro (FeCl3). Los porcentajes son, generalmente, del 3 / 12 % de FeCl3 y 6 /30 % de CaO con relación a las materias secas del fango.

      • Polielectrólitos: estos productos tiene como objetivo:

        • Una floculación extremadamente diferenciada por formación de puentes entre partículas.

        • Disminución de la resistencia específica del fango.

        • Influencia pequeña o nula sobre la hidrofilia de las partículas.

        • ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO:

        • La ruptura de los enlaces del agua y de la materia coloidal puede obtenerse igualmente por vía térmica. Como tratamiento térmico usaremos la cocción, que es el calentamiento de un fango a una temperatura suficiente para provocar una transformación irreversible de su estructura física. Usaremos temperaturas de 180 °C durante 1 hora o 200 °C 15 minutos.

          Ventajas:

              • Universavilidad de su aplicación.

              • Sencillez.

              • Su poder de desinfección.

              • Logra espesamientos estáticos rápidos.

              • La economía de los reactivos químicos.

        • OTROS:

              • Congelación.

              • Por cargas.

              • Con disolventes.

          DESHIDRATACIÓN

          FILTRACIÓN:

          El secado de fangos por filtración es el sistema de deshidratación más usado en fangos procedentes de aguas. Esta filtración puede consistir en un simple drenaje sobre lechos de arena, o en una filtración “mecánica” al vacío o a presión.

          TIPOS:

        • Lechos de secado:

        • El secado de fangos sobre lechos de arena drenados, ha sido la técnica más utilizada hasta los últimos años. Se usa en fangos bien estabilizados y no putrescibles.

          Sale el agua libre hasta un 80 % (en fangos urbanos). Evaporación de una parte del agua ligada, lograremos sequedades de hasta el 65 % de materia seca.

          No se usa en plantas de más de 30000 habitantes.

        • Sacos filtrantes:

        • Se usa en pequeñas instalaciones, para facilitar la descarga o esparcimiento. Con fangos floculados por polielectrólitos se cargan estos sacos con tejido sintético, con una columna central de drenaje.

        • Filtración al vacío:

        • Es una deshidratación mecánica. Los más usados en el tratamiento de fangos de aguas residuales son los del tipo de tambor rotatorio o de canal abierto.

        • Filtración con bandas prensadoras:

        • Se adapta a estaciones de pequeño o mediano tamaño. La condición fundamental de la aplicación del filtro de bandas prensadoras a la deshidratación de fangos reside en la superfloculación, tal como la producen los polielectrólitos, suministrando una suspensión de flóculos gruesos en un agua intersticial clara. Necesitamos un almacenamiento intermedio.

          El fango floculado se escurre entonces de forma natural, por simple drenaje sobre una tela de paso de malla relativamente grande.

        • Filtración a presión:

        • Tiene carácter discontinuo y elevado coste, aún así es muy usada por dos motivos: mecanización cada vez mayor de los aparatos y la necesidad de obtener cada vez una torta de gran sequedad.

          Gracias al acondicionamiento térmico de los fangos de ARU, proporciona un fango bastante fácil de deshidratar, debido a la liberación de agua ligada a la parte hidrófila.

          CENTRIFUGACIÓN:

          Decantadoras continuas:

          En estas decantadoras, se efectúa de forma continua, tanto la alimentación como la evacuación de líquido claro y del sedimento. Las razones para su uso son:

          • La separación de las fases se realiza por decantación centrífuga, seguida del transporte, por tornillo, fuera de la fase líquida, del sedimento que además recorre una zona de escurrido complementaria. No existe riesgo de atascamiento.

          • Obtenemos un sedimento homogéneo y altos rendimientos de separación cuando los fangos se acondicionan con polielectrólitos.

          SECADO-INCINERACIÓN

          SECADO

          El secado, término que generalmente se reserva al secado térmico, consiste en evacuar, por evaporación, el agua intersticial presente en los fangos. En el caso de un secado total, el producto final se reduce prácticamente sólo a las materias secas, orgánicas y minerales.

          El principal problema del secado de lodos, son los olores de los vapores. La experiencia ha demostrado que la única solución es una desodorización a 800/900 °C.

          La combinación de una pre-deshidratación mecánica avanzada con un secado térmico es favorable. El producto seco resultante puede ser quemado o utilizado como abono.

          Por ello, sólo se prevé el secado térmico cuando el producto final es recuperable y comercializable en forma de abono (fangos residuales orgánicos).

          INCINERACIÓN

          La incineración conduce no sólo la eliminación total del agua intersticial, sino igualmente a la combustión de las materias orgánicas de los fangos. Es el proceso con el que se consigue un producto residual de menor masa: las cenizas, constituidas únicamente por las materias minerales del fango.

          Naturalmente, todo proceso de incineración comprende una fase de secado, pero teniendo en cuente que se utiliza en él el poder calorífico de las materias orgánicas del fango, siempre se requiere menos energía que en un proceso limitado al secado térmico.

          Aparte se las posibilidades que presenta el “compost” para el tratamiento combinado de fangos residuales urbanos y basuras domésticas, la incineración (secado) de los fangos puede combinarse con la incineración de las basuras domésticas.

          TRATAMIENTOS DE BAJO COSTO Y APROVECHAMIENTO

          TÉCNICAS DE USO Y APLICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES EN SUELOS:

          En principio, los sistemas son los siguientes:

        • RIEGO:

        • El riego es una descarga controlada del efluente sobre el suelo por métodos diversos, con objeto de sustentar y favorecer el crecimiento de los vegetales.

          El ARU se distribuye así entre las necesidades de los vegetales, evapotranspiración y la percolación de los acuíferos. Generalmente, el agua residual puede quedar depurada hasta el 99% de su DBO. En lo que se refiere a la disminución de la concentración de fósforo y nitrógeno, los resultados dependen del tipo de cosecha, del suelo, intensidad de riego y de la composición bacteriana del suelo.

          En el uso de este sistema con aguas residuales, es necesario tener en cuenta que no se mueve agua limpia, sino que se utilizan cantidades elevadas de materia en suspensión y en disolución, elevada DBO, y, posiblemente muchas sales.

          Una de las limitaciones principales es el aporte de nitrógeno. Este debe ser tal, que no supere demasiado el exportado por cosechas o por la vegetación implantada, pues, de otro modo, existe peligro de contaminación de acuíferos o cursos de agua próximos.

        • ESCORRENTÍA SUPERFICIAL SOBRE CUBIERTA VEGETAL:

        • El sistema se basa en el recorrido de las ARU sobre una cubierta vegetal. Parte del líquido percola a través de una estrecha capa de suelo hasta zonas impermeables por donde discurrirá, hasta unos drenajes o canales.

          El proceso es, sobre todo, biológico. Una vez realizado el vertido, el agua entra en contacto con las bacterias del suelo, y estas actúan sobre el agua.

          Por lo que se refiere a la depuración con este sistema, los datos de que se dispone indican que para los sólidos suspendidos y para la DBO, se alcanzan rendimientos del 94 al 99%, para el nitrógeno del 70 al 90%, y para el fósforo del 45 al 60%.

        • INFILTRACIÓN PERCOLACIÓN:

        • El vertido penetra a través del suelo hacia al acuífero, perdiéndose una pequeña parte por evaporación. Las áreas de vertido se llenan de agua residual de forma intermitente, con objeto de mantener la infiltración. El tratamiento se completa al moverse el agua residual por el acuífero sufriendo procesos físico-químicos y biológicos. Normalmente estos vertidos han sufrido previamente tratamientos tanto primarios como secundarios.

          El rendimiento de este sistema es casi total para los sólidos suspendidos y los coniformes. El fósforo es depurado del 70 al 95%. La DBO, oscilará de un 85 al 95%. Los detergentes son depurados en un 90%. El nitrógeno puede oscilar entre el 30 al 80%. Los metales pesados no suelen ser bien depurados.

        • LAGUNAS DE OXIDACIÓN:

        • Se base en el mantenimiento de condiciones aerobias en lagunas de superficie extensa. Este método es una solución en zonas llanas y de baja calidad del suelo, y sustituye perfectamente a cualquier otro tratamiento biológico. Son una modificación amplia del proceso de lodos activados.

          El proceso es aerobio en la superficie y prácticamente anaerobio en el fondo. La materia orgánica es estabilizada por bacterias heterótrofas. Parte de la DBO es reducida en las condiciones anaerobias del fondo, consumiéndose al mismo tiempo parte de los lodos y reduciéndose su volumen.

          Cuando las aguas residuales entran en la laguna, los lodos son atacados y metabolizados por las bacterias, produciéndose compuestos como iones fosfato, nitrato y amonio y anhídrido carbónico, con lo que se favorece el crecimiento de algas, a lo que colabora la energía solar disponible. Al producir protoplasma las algas autótrofas, se genera oxígeno, eleme4nto que puede ser utilizado por las bacterias heterótrofas.

          Variantes:

        • Estanques aerobios: mantenemos constantemente condiciones aerobias. Las algas al final del tratamiento son extraídas por lo que reducimos la DBO en un 95%.

        • TÉCNICAS DE APROVECHAMIENTO DE LODOS:

          El aprovechamiento del fango es muy interesante por las materias húmicas que aportan y por la mejora del poder de retención de agua en el suelo. Se utilizan, normalmente, en cultivos florales, de césped, arboricultura; la incorporación al suelo de fangos estabilizados o digeridos, puede facilitar la proliferación de la flora microbiana autótrofa del suelo, actuando directamente sobre la nutrición mineral de los vegetales. También presenta elementos tóxicos son metales pesados: cromo, níquel, arsénico, mercurio, plomo,…no todos son igual de peligrosos, algunos en pequeñas cantidades pueden ser beneficiosos, los peores son el cadmio y el mercurio. Los límites que han de imponerse a la introducción de estos metales pesados vienen dados por el tipo de cubierta vegetal del suelo

          El vertido al suelo de lodos estabilizados química o biológicamente, es muy parecido a la aplicación directa del agua residual (anteriormente citadas). Ocasionalmente, el vertido al suelo suele estar limitado por la capacidad de la tierra de aceptar grandes cantidades de agua contenida en el lodo. Más normal es la limitación debida a grandes concentraciones de sales, a la materia orgánica, a los metales pesados y a los organismos patógenos.

          Los lodos son aplicados prácticamente igual que las ARU, aunque a veces puede ser interesante la incineración de éstos, debido a la distancia del suelo donde se va a aplicar, por una parte, y, por otra parte, esta misma incineración reduce los olores y los problemas de patogenias.

          Cuando los lodos se descomponen mediante la formación de compost, esta actividad promueve la digestión aerobia y procesos anaerobios que convierten el material orgánico en una enmienda de suelos. La humedad del lodo se reduce en un 50%.

          Sería muy interesante en una planta depuradora instalar el compost, como tercer sistema biológico.

          ASPECTOS QUE REQUIEREN ESTUDIO ESPECIAL:

          Para hacer más eficiente el uso y control de los lodos debe ser estudiado lo siguiente:

        • Tasas de mineralización y solubilización del nitrógeno y del fósforo y tasa de solubilización del potasio de los metales en nuestras condiciones edafoclimáticas.

        • destino y evolución del nitrógeno de lenta mineralización, y coma, en su caso, del fósforo no utilizado por los cultivos.

        • coeficientes de humificación de los lodos en nuestras condiciones.

        • Efectos de estos lodos sobre: producción agrícola, calidad de la cosecha, calidad del suelo y calidad del medio (acuífero).