Tratamientos de una EDAR - Tema 10

Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas en una EDAR

• El objetivo del tratamiento primario es reducir la materia sólida suspendida (SS) y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en un rango de 55-70% y 25-40% respectivamente.
• El pretratamiento elimina las materias gruesas (residuos sólidos, arenas, grasas y aceites) para evitar impactos al medio receptor.
• El tratamiento secundario reduce la materia orgánica biodegradable en forma coloidal y disuelta, a través de microorganismos en presencia de oxígeno, logrando una eliminación de materia orgánica alrededor del 80-95%.

Esquema del Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas

• Pretratamiento: Desbaste, desarenado, desengrasado. Eliminar material sólido grueso.
• Tratamiento Primario: Decantación primaria, eliminar sólidos suspendidos, eliminar el exceso de agua.
• Tratamiento Secundario: Decantación secundaria, tratamiento biológico para reducir materia orgánica.

Selección de la Tecnología de Tratamiento de Aguas Residuales

• Factores: Tipo de agua, espacio disponible, variaciones de caudal, capacidad económica y variaciones estacionales, gestión del fango.
• Procesos Intensivos (Convencionales): Medianas y grandes poblaciones. Altos costos operativos y de mantenimiento, especializada en personal.
• Procesos Extensivos (o de bajo coste): Pequeñas poblaciones. Bajos costos operativos y de mantenimiento, simplicidad.

Tecnologías de Depuración de Aguas Residuales

• Línea de agua: Obra de llegada, homogeneización, desarenado, desbaste, desengrasado, tratamiento primario (Físico-químico, decantación primaria, Tanque Imhoff, Fosa Séptica).
• Línea de fango: Espesamiento, estabilización (Digestión Aerobia, Digestión Anaerobia, Química), deshidratación (Sistemas de Deshidratación, Eras de secado, Filtro banda, Centrífuga, Secado térmico, Tornillo deshidratador).

Obra de llegada y operaciones de desbaste y desengrasado

• Obra de llegada: Arqueta que conecta los colectores de agua a tratar. Necesita un aliviadero para evacuar el exceso de caudal.
• Cálculo del caudal de agua aliviada: Fórmula que calcula la cantidad de caudal a evacuar.
• Desbaste: Separar cuerpos voluminosos flotantes y en suspensión, evitando obstrucciones y depósitos. Se puede hacer con rejas (Fijas/móviles, verticales/inclinadas/curvas, finas/medianas/gruesas) o tamices.
• Desarenado-desengrasado: Separar arenas, arcillas, limos y grasas.

Conducto de entrada

• Cálculo de tuberías enfocado en la velocidad de circulación del agua, considerando lámina libre o a presión.
• Fórmula de Manning: v = (1/n) R²/³.I¹/² (n: coeficiente de rugosidad, R: radio hidráulico, I: pendiente).

Desbaste

• Evitar depósitos.
• Evitar obstrucciones.
• Interceptar materias que interfieran el funcionamiento de unidades posteriores.
• Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores.
• Se puede llevar a cabo mediante rejas o tamices.

Desbaste mediante rejas

• Parámetros de diseño: Anchura del canal (W), altura de lámina (h), pérdida de carga (∆h), materias retenidas.
• Velocidad de aproximación del agua: Entre 0.3-0.6 m/s (limpieza manual), 0.6-0.9 m/s (limpieza automática).
• Velocidad de paso a través de las rejas: Vpaso (Qmedio) > 0,6 m/s; Vpaso (Qmáx.) < 1 m/s (favor de corriente); Vpaso (Qmáx.) < 1,2 m/s (contra corriente).
• Fórmulas de diseño: Fórmulas para calcular la anchura del canal (W) y la altura de la reja (h).

Desbaste mediante tamices

• Indicado para aguas residuales brutas con altas concentraciones de sólidos flotantes.
• Tamices rotatorios: Recogen material y lo recuperan.
• Tamices estáticos: Agua se distribuye en la superficie, con inclinación para facilitar la excavación.

Operaciones de Seguimiento en Planta

• Inspecciones electro-mecánicas de los sistemas de aireación y funcionamiento de bombas.
• Revisión de la adecuada retirada de sólidos.
• Inspección sobre la limpieza de cintas.
• Detección de olores.

Desarenado-Desengrasado

• Eliminar arenas, arcillas, limos, y grasas.
• Problemas causado por arenas: Sobrecargas en fangos, depósitos en tuberías y canales, abrasión en los equipos, disminución de la capacidad hidráulica.
• Problemas causados por la grasa: Aumento de DQO (entre un 20 y 30%), obstrucciones en rejillas finas, dificultades en la sedimentación, disminución del coeficiente de transferencia en los tratamientos aerobios.

Desarenadores aireados.

• Desarenador helicoidal: Descripción del funcionamiento y diseño.
• Tabla 9-4: Información típica para el proyecto, incluye parámetros como tiempo de retención, dimensiones, profundidades, etc.

Operaciones de Seguimiento en Planta

• Inspecciones electro-mecánicas en las bombas de extracción de arena y lavado de arenas.
• Inspección de los niveles de acumulación de las arenas.
• Cuidado de la limpieza y apariencia exterior del equipo .

Tratamiento Primario: Decantadores Primarios

• Sedimentadores de flujo radial: Descripción del funcionamiento y componentes como el cajón de tranquilización y el rascador.
• Factores para la sedimentación: Densidad y tamaño de las partículas, densidad del líquido, variación de la temperatura del líquido, velocidad de paso del líquido.
• Diseño empírico de tanques: Calcular el área del tanque, la profundidad, y comprobar la carga máxima sobre el vertedero, para diferentes tamaños de tanques. Especificaciones mínimas de profundidad y relación entre diámetro (o ancho y largo para tanques rectangulares).
• Producción de fangos: Cálculo para hallar los fangos sedimentados (F1), considerando los valores de concentración (expresados en porcentaje). Fórmula para el volumen de pocetas de fangos (V = Qu × Tr).

Tratamiento Secundario: Tratamiento Biológico y Decantación Secundaria

• Tratamientos Biológicos (fundamentos): Eliminación de materia orgánica coloidal y disuelta a través de la creación de biomasa de microorganismos en reactor, con aporte de nutrientes y condiciones adecuadas de pH y temperatura. Tipos, como fangos activos, aireación prolongada y cultivo fijado.
• Oxigeno: Las bacterias nitrificantes no compiten con otras bacterias por el oxígeno, es importante el nivel de oxígeno.
• Desnitrificación: Utilizar nitratos como aceptor de electrones en lugar de oxígeno para reducir el nitrato. Implica procesos heterótrofos facultativos.
• Eliminacion de fósforo: Las bacterias pueden incrementar el consumo de fósforo (en bajo nivel de nitrato, con condiciones de anoxia).

Filtros biológicos

• Mecanismos y funciones.
• Tipos, como lechos bacterianos y percoladores.
• Características del medio filtrante, diseño, y consideraciones de la distribución de bacterias.
• Configuración más empleada: Filtro con recirculación
• Efectos de la recirculación: Disminucion de la carga al reactor, homogeneidad de la distribución de nutrientes y eficiencia del proceso.
• Operaciones de seguimiento en planta, inspección del funcionamiento de los equipos, la presencia de grasas, residuos, olores, etc..

Configuraciones del proceso de nitrificación

• Posibles configuraciones (0-A, A-02): Descripción de las etapas, mostrando un flujo del agua por diferentes tipos de sistemas.

Eliminación biológica de Fosforo

• Condiciones para el consumo de fósforo por bacterias.
• Eliminación del fósforo del sistema por medio de la purga de los fangos.

Procesos de Tratamiento y Valorización de Fangos de Depuradora

• Procedencia de los fangos: Origen de fangos primarios y secundarios, considerando otros tipos de fangos, como los generados posterior a procesos de coagulación-floculación o flotación.
• Objetivos del tratamiento de fangos: Reducción de volumen, estabilización, y textura manejable.
• Operaciones para el tratamiento de fangos: Espesamiento, estabilización (aerobia, anaeróbica, química), deshidratación (filtros prensa, banda o centrífugas).
• Valorización final: Posibles usos de los fangos tratados.

Estabilidad biológica anaerobia

• Etapas del proceso: Hidrólisis acidogénesis, acetogénesis, y metanogénesis
• Parámetros de diseño: Tiempo de residencia, carga volumétrica de sólidos, carga másica, parámetros habituales y otros parámetros de diseño.
• Principales usos del biogás: generación de electricidad o calor, en la depuración de otros procesos industriales.

Deshidratación de fangos: Filtros de banda

• Descripción del proceso: Proceso de tratamiento y separación de los fangos utilizando la aplicación de una presión elevada para eliminar la mayor parte del agua.
• Parámetros de diseño: Carga de lodo por metro de anchura de banda, tiempo de retención, contenido de MS y F. húmedo.
• Acondicionamiento previo: Posibles tratamientos previos para mejorar la deshidratación, como tratamientos con polímeros o sales de hierro.

Deshidratación de fangos: Centrífugas

• Descripción del proceso que utiliza un tubo de alimentación (1) y un rotor cilindro-cónico (4) con sinfines (3).
• Operaciones: Alimentación, descarga de sólidos, separación de líquidos.

Diseño en la sedimentación secundaria de fangos activos

• Ejercicio tipo proponiendo un diseño de sedimentador secundario para un proceso de fangos activos, considerando concentraciones de biomasa, el flujo de sólidos, cargas de sólidos como carga hidráulica, etc