Por qué el tratamiento biológico debe de diseñarse en unidades independientes

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Sobre el blog

Jorge Chamorro
Ingeniero especialista en tratamiento y depuración de aguas y en desalación.
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  • EDAR (Wikipedia).

La mayoría de los diseños de los tratamientos biológicos por fangos activos sacrifican la disponibilidad del proceso a cambio de disponer de un buen reparto hidráulica a los decantadores secundarios. También, en el diseño del bombeo de recirculación, se vuelve a supeditar la separación de las corrientes de fangos procedentes de cada decantador a una flexibilidad, mal entendida, del bombeo.

En ambos caso, estas decisiones de diseño, impiden que las diferentes unidades de los procesos biológicos (entendida por unidad el binomio balsa y decantador) puedan funcionar de forma independiente, cada una de ellas con configuraciones diferentes (A2O, UCT, UCT modificado, etc.) o con diferentes parámetros (edad del fango, oxígeno disuelto, porcentaje de recirculaciones, etc.).

Basta con realizar un simple análisis de la disponibilidad del proceso biológico para calificar ambas decisiones como errores de diseño.

La disponibilidad se define como el porcentaje del tiempo total en que el proceso realiza adecuadamente la función prevista a lo largo del tiempo, es decir:

Disponibilidad = (TT-TMTR)/TT

Dónde:

TT= tiempo total

TMTR= tiempo medio de restablecimiento de la operatividad

Los fallos de funcionamiento de los procesos biológicos de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.) se suelen caracterizar por tener una alta tasa inicial que decrece con el tiempo hasta que se estabiliza.

Al principio, cuando se pone en marcha la E.D.A.R. se desconocen:

  • Las características del agua bruta
  • Los cambios estacionales del núcleo urbano
  • El comportamiento de los diferentes procesos que conforman la planta
  • La influencia de los escurridos
  • Las interferencias y sinergias entre los procesos

Hasta que se dispone de un conocimiento suficiente del núcleo urbano y del comportamiento de la E.D.A.R. los fallos en los procesos son elevados y, con el tiempo, decrecen hasta estabilizarse.

De la propia experiencia y en los casos en los que los municipios disponen de un reglamento de vertido y de un control sistemático de los vertidos a la red de saneamiento, el tiempo de aprendizaje comprende, en el mejor de los casos, un mínimo de un año, durante el cual, el proceso biológico funciona adecuadamente una media de 90 días seguidos, antes de que se produzca un fallo en el mismo.

Teniendo en cuenta que la media de intentos, hasta que se da con la configuración y con los parámetros de diseño adecuados para volver a un funcionamiento correcto, es de tres (3) y que el tiempo medio de respuesta del proceso es el doble (2) de la edad del fango, el TMRT es:

TMTR= 3 * 2 * θ

Donde θ = edad del fango.

Por ejemplo, para una E.D.A.R. que no tenga independiente el funcionamiento de las unidades del tratamiento biológico y suponiendo una edad del fango de 10 días, la disponibilidad del proceso biológico de fangos activos es de:

TMTR= 3 *2 * 10 días = 60 días

TT= tiempo total = 90 + 60 = 150 días

Disponibilidad = (TT-TMTR)/TT = (150-60)/150 = 60 %

Si la E.D.A.R. dispusiera de dos (2) unidades independientes se podrían probar dos configuraciones a la vez, con lo que el TMRT se reduciría a la mitad:

TMTR= 3 *2 * 10 días/2 = 30 días

TT= tiempo total = 90 + 30 = 120 días

Disponibilidad = (TT-TMTR)/TT = (120-30)/120 = 75%

Con tres (3) unidades independientes se podrían probar, a la vez, tres configuraciones y el TMRT se reduciría a la tercera parte:

TMTR= 3 *2 * 10 días/3 = 20 días

TT= tiempo total = 90 + 20 = 110 días

Disponibilidad = (TT-TMTR)/TT = (110-30)/110 = 81,81 %

En resumen:

Si lo pasamos a días, durante el primer año, el tratamiento biológico NO realizará correctamente su función:

  • Sin unidades independientes: 146 días
  • Con dos unidades independientes: 91,25 días
  • Con tres unidades independientes: 66 días

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