Depuración para principiantes IV-2: Tratamiento primario con físico-químico

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  • Depuración principiantes IV-2: Tratamiento primario físico-químico

Sobre el blog

Jorge Chamorro
Ingeniero especialista en tratamiento y depuración de aguas y en desalación.

El tratamiento primario con físico-químico de una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) es el responsable de reducir la carga contaminante que se encuentra en suspensión y parte en estado coloidal.

El pretratamiento puede estar formado formada por:

  • Cámara de mezcla
  • Cámara de floculación
  • Dosificación de reactivos
  • Decantación

Para el diseño de estas instalaciones, es conveniente seguir los siguientes pasos:

  1. Establecer los datos de diseño
  2. Definir los parámetros de diseño
  3. Diseñar las instalaciones y equipos
  4. Verificar los parámetros de funcionamiento.

PRIMERO: ESTABLECER LOS DATOS DE DISEÑO

Los datos de diseño que se necesitan son tanto hidráulicos como de carga contaminante:

Hidráulicos:

  • Caudal medio de aguas residuales (m3/h)
  • Caudal punta (m3/h) como caudal máximo de aguas residuales que llegan por el colector
  • Caudal máximo (m3/h) como caudal máximo de aguas que llegan por el colector en los periodos de lluvia y que se verán sometidas a un tratamiento primario por exigencias legales (Plan Hidrológico de Cuenca –PHC)

Carga contaminante

  • DQO del agua bruta (ppm)
  • DBO5 del agua bruta (ppm)
  • SS del agua bruta (ppm)

SEGUNDO: DEFINIR LOS PARÁMETROS DE DISEÑO

El tratamiento físico-químico tiene por objeto aumentar el volumen de los sólidos decantables mediante la adición de reactivos químicos. Esta formado por las cámaras de mezcla y las cámaras de floculación.

Las cámaras de mezcla se utilizan para dosificar los reactivos principales (cal y sales metálicas) y se caracterizan por un fuerte mezclado. Las cámaras de floculación tienen por objeto aumentar el tamaño del floculo mediante polímeros, para evitar la rotura de los flóculos formados, la agitación es más suave.

Los parámetros de diseño para la cámara de mezcla son:

Los parámetros de diseño para la cámara de floculación son:

Que responde a la siguiente expresión:

Donde:

  • Q es el caudal circulante en m3/h
  • V es el volumen de la cámara en m3

La decantación tiene por objeto retirar los sólidos decantables formados en el tratamiento físico-químico. Los parámetros de diseño para la decantación primaria por gravedad son:

Que responden a las siguientes expresiones:

Donde:

  • Q es el caudal circulante en m3/h
  • S es la superficie en planta, en m2, del decantador
  • V es el volumen del decantador en m3

Los parámetros de diseño para la decantación lamelar son:

Parámetro A caudal máximo A caudal punta A caudal medio Unidades

TERCERO: DISEÑAR LAS INSTALACIONES Y EQUIPOS

Para el diseño de la cámara de mezcla se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Definir los caudales de diseño, generalmente se diseña para el caudal punta (la diferencia entre el caudal máximo y el punta se debe de tratar en el decantador de pluviales.

2) Calcular el volumen mínimo necesario

3) Calcular el número de unidades a instalar y las dimensiones unitarias, respetando:

  • Forma cúbica
  • l < 4 m

4) Calcular la potencia mínima de agitación en base a 20 w/m3

5) Calcular las características de las instalaciones de dosificación de cal en base a :

  • Ensayos de jar-test
  • Dosis normales: 100-200 ppm

6) Calcular las características de las instalaciones del coagulante en base a:

  • Ensayos de jar-test
  • Dosis normales: 50-150 ppm

Para el diseño de la cámara de floculación se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Calcular el volumen mínimo necesario

2) Calcular el número de unidades a instalar y las dimensiones unitarias, respetando:

  • Forma cúbica
  • h < 5 m y planta cuadrada

3) Calcular la potencia mínima de agitación en base a 4 w/m3

4) Calcular las características de las instalaciones del floculante en base a :

  • Ensayos de jar-test
  • Dosis normales: 0,5-2 ppm

Para el diseño del decantador se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Calcular la superficie mínima necesaria en planta

2) Calcular el número de unidades a instalar y las dimensiones unitarias en planta, respetando:

  • a < l < 3 * a (a: ancho; l: largo)
  • l < 60 m
  • φ < 60 m (φ: diámetro)

3) Calcular el volumen mínimo de cada unidad

4) Definir la altura recta en vertedero respetando una altura máxima de 4,0 metros

5) Calcular el volumen unitario

6) Si la altura necesaria supera la altura máxima redefinir las dimensiones en planta

7) Redefinir las dimensiones en planta si es necesario

8) Calcular la producción de fangos primarios en base a :

  • Rendimiento de SS : 50-75 %
  • Conversión de reactivos en base a:
  • Ensayos jar-test o valores esteoquimétricos
  • Valores estimados:
          Cal: 90 %
          Coagulante: 25 %
         Floculante: 0 %

9) Definir las bombas de fangos primarios, en base a :

  • Horas de funcionamiento: 12-24 h
  • Concentración de la purga: 1-2 %

10) Definir la calidad del agua de salida del tratamiento primario en base a:

  • Rendimiento de SS : 65-80 %
  • Rendimiento de DQO : 40-55 %
  • Rendimiento de DBO5 : 40-50 %
  • Rendimiento de NTK: 5-15 %
  • Rendimiento de P : 5-15 %

Para el diseño del decantador de pluviales se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Definir los caudales de diseño, generalmente se diseña para la diferencia entre el caudal máximo y el punta.

2) Calcular la superficie mínima necesaria en planta

3) Calcular el número de unidades a instalar y las dimensiones unitarias en planta, respetando:

  • a < l < 3 * a (a: ancho; l: largo)
  • l < 60 m
  • φ < 60 m (φ: diámetro)

4) Calcular el volumen mínimo de cada unidad

5) Definir la altura recta en vertedero respetando una altura máxima de 4,0 metros

6) Calcular el volumen unitario

7) Si la altura necesaria supera la altura máxima redefinir las dimensiones en planta

8) Redefinir las dimensiones en planta si es necesario

9) Calcular la producción de fangos pluviales en base a :

  • Horas de lluvia en base a :
                        Estudio de pluviometría
                       Valor recomendable: 4 horas/día
  • Rendimiento de SS : 50-75 %

10) Definir las bombas de fangos pluviales, en base a :

  • Horas de funcionamiento: a determinar en función del caudal de las bombas de fangos primarios
  • Concentración de la purga: 1-2 %

11) Definir la calidad del agua de salida a cauce receptor en base a:

  • Rendimiento de SS : 50-75 %
  • Rendimiento de DQO : 25-35 %
  • Rendimiento de DBO5 : 25-35 %
  • Rendimiento de NTK: 5-10 %
  • Rendimiento de P : 5-10 %

CUARTO: VERIFICAR LOS PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO

Con las dimensiones definidas, verificar, para cada una de las instalaciones que se cumplen los parámetros de diseño.

RECOMENDACIONES

Para un buen diseño de las instalaciones, se recomienda tener en cuenta las siguientes observaciones:

  1. Realizar el reparto a las diferentes unidades mediante vertedero
  2. Disponer de un by-pass de las cámaras de mezcla y floculación
  3. Disponer, en la arqueta de reparto, de un by-pass al tratamiento secundario para poder aportar aguas brutas directamente al tratamiento biológico para procesos de desnitrificación.

En un próximo blog presentaré un ejemplo.

NOTA FINAL: Las imágenes que presentan este blog son gentileza de fabricantes de equipos. En ningún momento suponen un aval o conformidad con lo recogido en el blog, que es de total responsabilidad del autor del mismo

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