Facultad de Ingeniería Escuela Ambiental

TRATAMIENTO PRELIMINAR DE AGUAS RESIDUALES

SEXTO SEMESTRE

ESTUDIANTE VÍCTOR TENELEMA

DOCENTE Ing. MARCO PINO, MsC

Mayo del 2014

TRATAMIENTO PRELIMINAR DE LAS AGUAS RESIDUALES

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales, precisamente realizan la función de remover en el mayor grado posible este contaminantes. La remoción no significa la desaparición o extinción de la sustancia indeseable, puesta que la ley de la conservación de la materia es inviolable, sino que "remoción" en este aspecto, significa la conversión del contaminante a substancias inocuas o menos objetables. También, remoción tiene el

sentido de separación física de la masa de fluido, del o los componentes no deseados que se encuentran en las aguas residuales.

PRETRATAMIENTO Eliminación de los objetos de gran tamaño que son arrastrados junto con las aguas, como maderas, plásticos, arena. Sirve fundamentalmente para proteger a los equipos de las siguientes fases y su sedimentación en los conductos.

El pretratamiento de las aguas residuales involucra varios procesos que tienen como finalidad, el eliminar del agua todos los materiales de tamaño grande y mediano, que el agua contiene y que arrastra en su camino hacia la línea de drenaje.El primer paso es la captación del agua que llega a la planta de proceso y el bombeo a la primera etapa de tratamiento.

Los objetivos principales de la etapa del pretratamiento, son: Eliminar material grueso. Eliminar arenas.

Las unidades de tratamiento preliminar se pueden constituir en:1.- Rejas.2.- Desarenadores.3.- Tanques desgrasadores.4.- Aireación preliminar.

1. REJAS O TRITURADOS Esta primera etapa tiene como finalidad remover objetos y partículas de tamaño grueso y que interfieren en las etapas posteriores del tratamiento. Entre estos materiales se encuentran: trozos de tela, ramas, pedazos de lámina, vidrios, latas, bolsas de plástico, pedazos de madera, trozos de plástico, etc.Estos materiales son retenidos cuando el agua pasa a través de equipos o maquinarias que tienen barras espaciadas entre sí, con un cierto patrón o configuración similar y con el mismo propósito que el de las alcantarillas de los sistemas de drenaje del municipio. Los materiales de gran

tamaño son retenidos en estas barras y se deben remover mecánica o manualmente en forma periódica o continua.

Son dispositivos formados por barras metálicas paralelas, del mismo espesor e igualmente separadas. Se destinan a la remoción de solidos gruesos en suspensión como cuerpos flotantes. Tienen la finalidad de:

- Proteger los dispositivos de transporte de aguas residuales contra la obstrucción como ser bombas, cámaras de inspección, tuberías, piezas especiales, etc.

- Protección de los equipos de tratamiento y aspecto estético.1.1 Tipos de rejas Rejillas de limpieza manual

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

sanitario. Rejillas de limpieza mecánica

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

1.2 Apertura o espaciamiento de las barras El espaciamiento libre entra barras depende de la finalidad que se pretende lograr:

Espesor de las barras

1.3 Inclinación de las barras En las instalaciones de limpieza manual las rejas de barra generalmente son instaladas haciendo un ángulo de 30 a 45 grados con la horizontal.

En las instalaciones mecánicas este ángulo es establecido en función de las

condiciones locales de acuerdo con el tipo de equipo empleado. En general las rejas mecánicas forman un ángulo de 60 hasta 90 grados con la horizontal (más frecuente 75°).

2. DESARENADORES

Después del cribado el agua pasa a un sistema desarenador, donde grava, arena y demás partículas gruesas y de alta densidad sedimentan fácilmente. Este proceso de remoción, además de disminuir la DBO, evita que el sedimentador primario se sobrecargue con partículas pesadas y de gran tamaño.El desarenador consiste generalmente de un canal abierto, en el que el agua fluye a una cierta velocidad (20-40 cm/seg), que permite que

las partículas gruesas sedimenten y a la vez evita que las partículas ligeras sean arrastradas por el flujo hacia el sedimentador primario. Este desarenador también puede tener dispositivos como cribas y mallas de diferentes diámetros, para remover en mayor proporción las partículas medianas y de tamaño grande.En este mismo sistema desarenador se puede inyectar oxígeno, con la finalidad de evitar que en el sistema se presenten las desagradables condiciones sépticas (malos olores).

Este paso tiene sus convenientes y sus inconvenientes. Por un lado, la desintegración de la materia orgánica, hace ésta más accesible para los microorganismos que la utilizan, ya que la eficiencia del proceso de digestión aeróbica es mayor cuanto menor sea el tamaño de las partículas de materia orgánica que sirven como alimento a las bacterias. Como inconveniente, se tiene el hecho de que los desintegradores de materia orgánica son de alto costo de inversión y mantenimiento.

En el desarenador, como lo indica su nombre, se remueven las partículas de arena y similares, que tienen un peso específico de cercano a 2,65 g/cm3 y tamaños superiores a los 0,15 mm de diámetro (e.g. cáscaras, semillas). Este tipo de partículas presentes, especialmente, en las aguas residuales urbanas y muy rara vez en las de tipo industrial, causan abrasión y daños en las tuberías y en otros equipos de la depuradora.

Velocidades de sedimentación para diferentes tamaños de Arenas.Diámetro de la partícula Velocidad de sedimentación

0,15 mm 40 a 50 m/h0,20 mm 65 a 75 m/h0,25 mm 85 a 95 m/h0,30 mm 105 a 120 m/h

2.2 Tipos de desarenadores Existen tres tipos de desarenadores fundamentales: desarenadores de flujo horizontal, desarenadores de flujo vertical y desarenadores de flujo inducido. Los desarenadores de flujo horizontal Son utilizados en instalaciones de pequeñas poblaciones y consisten en un ensanchamiento del canal del pretratamiento de forma que se reduzca la velocidad de flujo y decanten las partículas. Debe diseñarse con un canal paralelo para proceder a su limpieza que se realiza manualmente. La profundidad va a depender del tiempo que tarda la partícula en alcanzar el fondo del tanque y de la capacidad de acumulación deseada (a su vez en función del método utilizado para vaciar la arena del desarenador). Presenta el problema del arrastre de la materia orgánica que se separa junto a la arena, que al descomponerse da lugar a malos olores. Por ello suelen lavarse, recogiéndose el agua de lavado para su inclusión en el tratamiento.Velocidad de flujo en los desarenadoresEn los canales de remoción de arena la velocidad recomendable es del orden de 0.30 a 0.40 m/s, velocidades inferiores a 0.30 m/s causan la deposición simultánea de cantidades relativamente grandes de materia orgánica, y velocidades mayores a 0.40 m/s causan el arrastre del material sedimentado. Por esto se debe procurar controlar y mantener la velocidad de flujo alrededor de 0,30 m/s. Los desarenadores de flujo vertical

Se diseñan mediante tanques que tienen una velocidad ascensional del agua tal que permite la decantación de las arenas pero no caen las partículas orgánicas. Suelen ser depósitos tronco-cilíndricos con alimentación tangencial.

3. TANQUES DESENGRASADORES 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. Los desengrasadores en general se emplean: Cuando hay desechos industriales

conteniendo grandes cantidades de aceites y grasas. Previo al lanzamiento submarino de aguas residuales.

Los líquidos, pastas y demás líquidos no miscibles con el agua, pero que tiene un peso específico menor y por lo tanto tiene tendencia a flotar en su superficie, pueden ser retenidos en dispositivos muy simples, denominados tanques desarenadores o retentores. Los desengrasadores deben propiciar una permanencia tranquila del agua residual durante el tiempo suficiente para que una partícula a ser removida pueda recorrer la trayectoria entre el fondo y la superficie. 3.1 Tiempo de retenciónCon aceites animales o hidrocarburos (aceites minerales), cuya densidad está alrededor de 0.8 Kg/l, basta la permanencia de 3 minutos en las pequeñas unidades (hasta los 10 l/s, de 4 minutos en las medias (10 a 20 l/s) y 5 minutos en las mayores (20 l/s). Este aumento de tiempo con el aumento del caudal se origina del hecho que el recorrido es más largo en las mayores unidades, debido a la mayor profundidad.

3.2 Características Se diseñan normalmente aireados y suelen instalarse para la depuración de aguas

residuales industriales. Los desengrasadores se diseñan por lo general conjuntamente con el desarenador

aireado, creándose una zona tranquilizadora donde se acumulan las grasas que se extraen al final del canal a través de un vertedero o una compuerta.

Las grasas extraídas son concentradas por medio de un concentrador de grasas o desnatador que por medio de un tornillo de transporte las deposita en un contenedor de almacenamiento.

El sistema más comúnmente utilizado para la eliminación de grasas se lleva a cabo por insuflación de aire para desemulsionar las grasas permitiendo su ascenso a la superficie y su retirada. La velocidad ascensional de las burbujas de grasa puede estimarse entre 3 y 4 mm/s. Las grasas en superficie se retiran mediante rasquetas superficiales.

4. AIREACIÓN PRELIMINARPreaireación 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. La aireación ayuda a controlar el flujo en espiral para la separación.

La aireación se lo realiza con difusores y aireadores mecánicos.

Los objetivos de la aireación son:

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:

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.

BIBLIOGRAFÍA Arboleda Valencia, J. (2000). Teoría y práctica de la purificación del agua.

Bogotá D.C.: McGraw Hill. IMHOFF, K.- “Manual de Tratamiento de Aguas Residuales”, Trad. M. L. Hess, Ed.

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