OPERACIONES UNITARIAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS

TRATAMIENTO DE AGUASING. YSABEL NEVADO ROJAS

TRATAMIENTO DE AGUAS

• Los contaminantes del agua residual son eliminados por medios :

• FÍSICOS• QUÍMICOS• BIOLÓGICOS

OPERACIONES UNITARIAS• Son todos los medios de tratamiento en que se aplican fuerzas físicas.

ejm:• Desbaste• Mezclado• Floculación• Sedimentación• Flotación• Elutriación• Filtración al vacío• Transferencia térmica• secado

DESBASTE

• Es la primera operación unitaria en las plantas de tratamiento de aguas residuales.

• Una rejilla es un dispositivo con aperturas generalmente de tamaño uniforme, utilizado para retener los sólidos de cierto tamaño que arrastra el agua residual.

• Los elementos separadores pueden ser :• Alambres• Varillas o Barras paralelas• Rejillas• Tela metálica o placas perforadas• Aberturas de diferentes formas (ranuras

circulares o rectangulares)

• A una rejilla compuesta de varillas o barras paralelas se le llama reja.

• La reja es un dispositivo de desbaste, el uso del término tamiz debe limitarse al tipo que hace uso de placas perforadas o mallas metálicas.

• A la función realizada por una reja se le denomina desbaste y al material separado por tamices se le conoce como basura.

• Según el método de limpieza que se utilice , las rejas y tamices son designados como de limpieza mecánica o de limpieza manual.

• Según el tamaño de las aberturas , los tamices son de malla ancha o fina.

• Los de malla ancha tienen aberturas de 0,5 cm o más y los de malla fina tienen aberturas inferiores a 0,5 cm. aberturas

• Los dispositivos de desbaste grueso utilizados en el tratamiento de aguas residuales consiste principalmente en rejas de barras que se usan para proteger las bombas, válulas, conducciones y otros elementos contra posibles daños y para evitar que se obturen por trapos u objetos de gran tamaño.

• Las partículas suspendidas mayores a 0,5 cm pueden eliminarse mediante desbaste.

REJA DE DESBASTE MANUAL

Las Rejillas

• Con éstas se retiene todo el material grueso.• Su principal objetivo es retener basuras, material

sólido grueso que pueda afectar el funcionamiento de las bombas, válvulas, aireadores, etc.

• Se utilizan solamente en los desbastes previos, y sirven para que los desechos no dañen las maquinas.

• Se construyen con barras de 6 mm de grosor y son acomodadas aproximadamente a 100 mm de distancia.

• Estas mallas, también llamadas cribas, tienen que ser diseñadas de un material anticorrosivo para evitar el desgaste con la fricción del paso de agua.

• Las cribas se fabrican dejando una abertura entre sus barras dependiendo del propósito que se busque,

• Ejm: evitaran el paso de desechos grandes acarreados por el cauce del río, por lo que tendrán una separación de 10cm.

• La localización de las cribas debe de ser en un depósito que tenga su base a mayor profundidad de la parte inferior de la tubería, con una pequeña inclinación, con el objetivo de que disminuya la presión del agua a 0.45m/s y se tenga mayor superficie de contacto con la rejilla.

• El agua prosigue su curso por medio de ductos ubicados del otro lado de la reja o por medio de bombas que suban el agua.

Clasificación de las rejillas de desbaste

• Las rejas pueden clasificarse según: • · A.- Su limpieza • o Manual • o Mecánica • B.- Su separación entre barrotes • o Fina: entre 0,5 y 1,5 cm de separación • o Media: entre 1,5 y 5,0 cm de separación • o Gruesa: mayor a 5,0 cm de separación • C.- Su inclinación • o Verticales: a 90° respecto de la horizontal • o Inclinadas: entre 60 y 80° respecto de la horizontal •

• El tamaño de los barrotes usados en las rejillas, dependerá del tamaño de los materiales que se pretende retener, con el fin de que sean lo suficientemente fuertes para que no se deformen.

• Para rejillas gruesas se usan barrotes de entre ½ y 1 pulgada (1,3 a 2,5 cm) de diámetro (o de ancho) y para las finas, de entre ¼ y ½ pulgada (0,6 a 1,3 cm).

REJILLA DE LIMPIEZA MANUAL

• Se instalan en depuradoras pequeñas .• 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.

• La longitud de estas rejas no debe exceder de lo que pueda rastrillarse fácilmente a mano.

• Los barrotes de la reja no serían menores de 1 cm de ancho por 5cm de profundidad.

• Para dar suficiente superficie de reja para la acumulación de basura se recomienda que la velocidad de aproximación se limite a unos 0,45m/s a caudal medio; esto se puede conseguir ensanchando el canal en la rejay colocando ésta con una inclinación.

CARACTERÍSTICAS DE LAS REJAS DE BARRAS

CONCEPTO Limpieza maual Limpieza mecánica

Tamaño de la barra:

Ancho en cm 0,6-1,5 0,6_1,5

Profundidad, en cm 2,5-7,5 2,5-7,5

Separación, en cm 2,5-5 1,6-7,5

Inclinación respecto a la vertical, en o

30-45 0-30

Velocidad de aproximacion 0,3-0,6 0,6-0,9

Pérdida de carga admisible, en cm

15 15

REJILLAS DE LIMPIEZA MECÀNICA

• 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.

Rejilla de limpieza mecánica con peine giratorio.

REJILLAS MECÀNICAS

REJAS

• Se fabrican con barras de acero soldadas a un marco se colocan en forma transversal al canal.

• Las barras están colocadas verticalmente y con una pendiente de 30 a 80 respecto a la horizontal.

• Los objetos grandes son retenidos por la reja, rascados por peines móviles y finalmente extraídos y recogidos para su eliminación.

Los tamices:

• Luego de las rejillas se colocan Tamices, con aberturas menores para remover un porcentaje más alto de sólidos, con el fin de evitar atascamiento de tuberías, filtros biológicos, con una abertura máxima de 2.5 mm.

• Tienen una inclinación particular que deja correr el agua y hace deslizar los desechos por fuera de la malla.

• Necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida.

TAMICES• Dispositivo de limpieza equipada con una

placa perforadas con aperturas ranuradas de 3mm a menos.

• En el caso de los tamices, la separación libre entre barras es del orden de milímetros.

• Estos elementos pueden sustituir en muchos casos los desbastes, pudiendo incluso eliminar arenas gruesas y hasta porcentajes del 30% en grasas.

• Podemos distinguir entre:• - Macrotamizado: El paso de los tamices es >

0,2 mm• - Microtamizado : El paso de los tamices es <

100 micras• Los tamices pueden clasificarse en:• 1) Tamices estáticos :Que, a su vez, pueden ser

planos o curvos• 2) Tamices giratorios• 3) Tamices con superficies móviles

tamices

Pérdidas de carga en las rejas • La pérdida de carga en una tubería o canal, es la

pérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene.

• Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.

• hL= ß(• hL :pérdida de carga en metros

• ß :factor de la forma de la barra

• w:anchura máx. transversal de las barras en la dirección de la corriente, en metros

• b: separación mínima entre barras, en metros

• hv: altura cinética del flujo que se apróxima a la reja, en metros

• : ángulo de la reja con respecto a la horizontal

Valores de ß de KirschmerTipo de barra ßRectangular con bordes agudos 2,42

Rectangular con la cara de aguas arriba semicircular

1,83

Circular 1,79

Rectangular con las caras de aguas arribas y aguas abajo semicirculares

1,67

Los tamices:

• Luego de las rejillas se colocan Tamices, con aberturas menores para remover un porcentaje más alto de sólidos, con el fin de evitar atascamiento de tuberías, filtros biológicos, con una abertura máxima de 2.5 mm.

• Tienen una inclinación particular que deja correr el agua y hace deslizar los desechos por fuera de la malla.

• Necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida.

• Los tamices de malla fina son generalmente del tipo disco inclinado o tambor , cuyos medios separadores consiste en placas de cobre o bronce con ranuras fresadas de 0,8 mm a 3 mm de ancho por 5cm de largo, fueron usados antes de los tanques de sedimentación para el tratamiento primario.

Pérdidas de carga en los tamices

hL = (• hL:

Diseño del desbaste

Los criterios de diseño de las rejillas se fundamentan en las velocidades de paso del flujo de aguas residuales, a través de ellas.

Esta velocidad no debe ser tan baja que promueva la sedimentación de sólidos en el canal ni tan alta que genere arrastre de sólidos ya retenidos por los barrotes de la reja.

Tabla 14. Criterios de diseño de las rejillas de desbaste (Lozano-Rivas, Material de clase para las asignaturas de Tratamiento de

Aguas Residuales

Parámetro Valor o rango

Velocidad mínima de paso 0,6 m/s (a caudal medio)

Velocidad máxima de paso 1,4 m/s (a caudal punta)

Grado de colmatación estimado

entre intervalos de limpieza 30%

Pérdida de carga máxima

admisible 15 cm (a caudal medio)

).

• Una vez se tengan definidas las dimensiones del canal de desbaste, el área del canal en la zona de la rejilla se puede calcular con la siguiente expresión:

Àrea del canal en la zona de la rejilla

• Debido a que los barrotes restan área útil del canal, incrementando la velocidad del flujo entre la rejilla, se hace necesario, en ocasiones, incrementar el ancho del canal en la zona donde está ubicada la criba o aumentar la profundidad .

Para estimar el ancho o la profundidad en la zona de la

rejilla, se puede emplear la siguiente expresión:

DESBASTE

Pèrdida de carga generada por la rejilla

Tabla 15. Cantidad de sólidos retenidos por las rejillas (Lozano-Rivas, Material de clase para las asignaturas de

Tratamiento de Aguas Residuales

Tipo de rejilla Cantidad de sólidos

retenidos

Fina 5 a 12 mL/d*hab

Gruesa 12 a 25 mL/d*hab

, 2012)

Ejemplo

Calcular el tamaño de una rejilla fina, de limpieza manual, para el canal de entrada y el caudal:Qmd = 69 L/s.

Vcanal = 0,6 m/s.

Dimensiones del canal: 0,34 x 0,34 m y un borde libre de 0,35 m). La criba tendrá barrotes de 0,6 cm de ancho y 1,2 cm de separación; con una velocidad de paso en la rejilla de 0,8 m/s.

SOLUCIÒN