LOS RETOS DE LA REUTILIZACIÓN DE AGUAS

Crecimiento demográfico, estrés hídrico, reparto desigual de los recursos hídricos son algunos de los factores que conducen a numerosos países a utilizar nuevas fuentes de abastecimiento para satisfacer sus necesidades de agua.En este contexto, las aguas residuales pueden ver prolongado su uso o utilizarse para reponer los recursos. En lugar de ser vertidas en el medio natural, las aguas residuales son tratadas y depuradas para ser reutilizadas (re-uso)

Î Prolongar los usos del agua

En regiones donde están reguladas las cantidades de agua que se extraen, mientras que las necesidades agrícolas, urbanas o industriales son importantes, la reutilización aliviará los recursos tradicionales contribuyendo a reducir las extracciones de agua de los recursos naturales.

Î Reposición de los recursos naturales

En regiones donde los recursos naturales se agotan, la regeneración de las aguas residuales puede acelerar el ciclo natural y servir para recargar los acuíferos o para reponer las reservas de agua.

Î Preservar el medio ambiente

En regiones donde el turismo es la principal actividad económica, la reutilización contribuirá a preservar el entorno natural de los lugares turísticos porque no habrá vertidos.

Numerosos países y, particularmente, los que están sufriendo gran estrés hídrico han establecido normas o reglamentos para incrementar la reutilización de las aguas residuales depuradas

PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA FILTRACIÓN

La filtración consiste en separar una fase líquida de una fase sólida mediante una barrera mecánica. Esta barrera, llamada filtro, posee unas mallas lo suficientemente pequeñas para retener los sólidos y dejar pasar el líquido. Tres mecanismos principales intervienen sucesivamente: captura, fijación y desprendimiento. Su importancia depende de las características de las partículas a retener y del material filtrante utilizado.Las partículas sólidas contenidas en un líquido y las partículas coloidales, más o menos floculadas, no tienen las mismas características y no reaccionan de la misma manera ante los diferentes mecanismos descritos.

Î Mecanismo de captura

Es, esencialmente, de dos tipos:• Tamizado mecánico: se trata de la retención de las partículas más gruesas que el paso de la malla del filtro o que los huecos que dejan los elementos ya depositados que forman ellos mismos un material filtrante. Este fenómeno interviene tanto más cuanto más fina es la malla del material filtrante: no tiene mucha importancia en el caso de un lecho filtrante compuesto de material relativamente grueso. Por el contrario, actúa de manera preponderante en una filtración sobre soporte fino: tamiz, filtro de mangas, etc.• Depósito sobre material filtrante: la partícula en suspensión sigue en el líquido una línea de corriente; su tamaño, comparado con el de los poros, podría permitirle atravesar el material filtrante sin ser detenida. Sin embargo, durante su trayectoria sinuosa dentro del lecho los contactos partícula/material van a permitir su captura. Se trata de un mecanismo muy importante en la filtración en profundidad.

Î Mecanismo de fijación

Si la velocidad de flujo es pequeña se favorece la fijación de las partículas sobre la superficie del material filtrante. Ello es debido a fuerzas de origen físico ( interferencias, cohesión,...) y a fuerzas de adsorción, principalmente las fuerzas de Van der Waals.

Culturalmente, Degrémont tiene por costumbre compartir la pasión que sus colaboradores manifiestan por las actividades del agua con el público.

Como complemento del Manual Técnico del Agua, Degrémont publica las «Fichas Técnicas»

para conocer mejor las diferentes técnicas disponibles y para descubrir las novedades y los grandes avances tecnológicos.

Las Fichas Técnicas Manual Técnico del Agua Degrémont

CompakblueTM

Aguas residuales Clarificación terciaria Filtración mecánica

Reutilización

CultivarRegar Limpiar Fabricar Irrigar Reabastecer

Î Mecanismo de desprendimiento

Bajo la acción de los dos mecanismos anteriores (captura y fijación), se produce una disminución del espacio entre las paredes del material recubiertas de partículas ya depositadas. Se produce, entonces, un aumento de la velocidad de paso intergranular y los depósitos retenidos pueden desprenderse parcialmente y ser arrastrados dentro del material filtrante (progresión del “frente de filtración”) o incluso con el filtrado (ruptura).

ATASCAMIENTO Y LAVADO DEL MATERIAL FILTRANTE

Se llama atascamiento a la obstrucción progresiva de los intersticios del material filtrante. El atascamiento provoca un aumento de la pérdida de carga y si la presión de alimentación es constante el caudal del filtrado disminuye (filtro de caudal decreciente).

Para funcionar a caudal constante, es necesario, por tanto:

• o aumentar la presión aplicada al lecho filtrante en la misma medida que el atascamiento (filtro de velocidad constante y presión de entrada variable).

• o mantener esta presión constante y colocar a la salida del filtro un sistema de regulación que ejerza una pérdida de carga complementaria que decrece a medida que el lecho se atasque. Estos filtros, denominados de compensación de atascamiento, son los más utilizados en tratamiento de aguas.

La velocidad de atascamiento depende:

• de las materias a retener: es tanto mayor cuanto más cargado está el líquido de materias en suspensión (MES) y cuanto mayor es la cohesión de estas materias y su capacidad de proliferación (algas, bacterias);

• de la velocidad de filtración;

• de las características del elemento filtrante: dimensión de los poros, homogeneidad, rugosidad, forma del material.

El filtro está atascado cuando alcanza la pérdida de carga máxima prevista por el fabricante. Es preciso, entonces, llevarlo de nuevo a su estado inicial mediante un lavado eficaz, adecuado al tipo de filtro y a la naturaleza de los elementos retenidos. El tiempo de funcionamiento transcurrido entre dos lavados sucesivos se denomina ciclo de filtración.

ELECCIÓN DEL TIPO DE FILTRACIÓN

La elección entre los diversos tipos de filtración sobre soporte o sobre lecho granular depende de diversos criterios:

• características del líquido a filtrar, de sus impurezas y de su evolución en el tiempo;

• calidad del filtrado a obtener y tolerancias admitidas;

• condiciones de instalación;

• posibilidades y medios disponibles para el lavado.

La posibilidad de un lavado fácil, eficaz y económico es tan importante en la elección del filtro como la obtención de la mejor calidad de filtración. Esta última sólo se obtendrá de forma permanente si el lavado permite mantener intactas las características de un filtro limpio al inicio de cada ciclo.

Î Presentación del proceso

El proceso Degrémont CompakblueTM es un proceso de filtración por discos sumergidos para la eliminación de las materias en suspensión (MES) y de los contaminantes asociados en filtración terciaria de las aguas residuales urbanas, como alternativa a la filtración sobre medio granular. Este proceso está particularmente diseñado para la reutilización o para el vertido en zonas sensibles.

Principio de los discos filtrantes

CompakblueTM es un filtro mecánico de velocidad constante y nivel de alimentación variable. La filtración se realiza mediante materiales filtrantes montados sobre soportes plásticos. Durante el ciclo de filtración el agua atraviesa el material filtrante de los discos que retienen las materias en suspensión cuando presentan un tamaño superior a 8 μm. Según la aplicación, es posible elegir un tipo de filtro y de tela con un umbral de corte más alto. El filtrado es devuelto al canal de salida de la instalación a través del tubo soporte de los discos.Es un filtro por gravedad con velocidad constante y cota de alimentación variable, sin regulación de nivel.

Durante el funcionamiento del CompakblueTM, sin parada de la filtración, una parte del material filtrante se lava automáticamente a intervalos regulares por aspiración o mediante chorro de agua, según la versión instalada, sin reactivos químicos. Durante la filtración, el nivel de agua filtrada aguas abajo es constante, mientras que el nivel de agua a filtrar aguas arriba sube a medida que se produce el atascamiento. El lavado comienza cuando se sobrepasa un nivel de consigna aguas arriba o por temporizador. La especificidad del CompakblueTM reside en la estandarización de su fabricación y su compacidad. Está disponible en dos versiones: una versión con filtración por micro-tamiz, desarrollada por Nordic Water, y una versión por filtración sobre tela, desarrollada por la sociedad Mecana.

• Filtración por micro-tamiz (Nordic Water)

El agua a filtrar entra en el cilindro central, después pasa a los discos y atraviesa el medio filtrante fijado sobre las superficies de los discos. La filtración es de tipo In/Out : se realiza del interior hacia el exterior de cada disco. La unidad está parcialmente sumergida en un depósito de hormigón (versión estándar) o en acero (para las plantas más pequeñas).

CompakblueTM

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La filtración se realiza en continuo; no hay parada durante el lavado.El agua cargada resultante del lavado es recogida en una canaleta situada en el interior del cilindro central.

Esta versión se adapta a instalaciones de 40 a 9.000 m3.h-1

• Filtración sobre tela (Mecana Umwelttechnik AG)

Cada disco filtrante de 2,1 m de diámetro está cubierto de una tela específica. La filtración es de tipo Out/In, del exterior hacia el interior de los discos. El agua filtrada se recupera en un colector anexo a los discos. Cada filtro puede tener de 2 a 15 discos.Totalmente sumergido en un depósito, el proceso evita el desarrollo biológico sobre las telas.

El lavado de los discos es muy corto y frecuente. Se efectúa disco por disco. Durante el proceso de lavado las fibras, durante un corto espacio de tiempo, son enderezadas en el dispositivo de aspiración, de manera que las materias sólidas retenidas son evacuadas fácilmente. La filtración se realiza en continuo; no hay parada durante el lavado.

Esta versión se adapta a instalaciones de 70 a 9.000 m3.h-1

Î Ejecución

• CompakblueTM en la línea de tratamientoEn una línea de tratamiento, CompakblueTM se sitúa detrás de un tratamiento biológico y un clarificador secundario.

• La compacidad

La ventaja principal de esta tecnología es la compacidad, hecha posible por el uso del medio filtrante. Ofrece unos rendimientos similares a la filtración clásica sobre medio granular, pero con una superficie ocupada 4 veces inferior.

• Implantación y montaje

La baja pérdida de carga del CompakblueTM facilita su implantación en una línea de tratamiento. En general, no es necesario elevar el efluente a filtrar para la alimentación del filtro. CompakblueTM se entrega completamente montado. Se instala fácilmente en la planta.

• Explotación sencilla

Al ser tan simple el diseño de los filtros, la explotación no requiere atención especial.

El sistema de lavado se activa con la variación de nivel en el depósito. Por tanto, la explotación en el día a día se simplifica.

Î Rendimiento

La calidad del agua producida permite la reutilización o el vertido en zonas sensibles. Las aguas depuradas por CompakblueTM tienen un contenido en huevos de helminto inferior a 0,1 por litro, conforme a las recomendaciones de la OMS.

Objetivo de tratamiento

Reducción de MES y de la contaminación particulada

Salida clarificador secundario

MES < 35 mg.L-1

Agua tratada tras CompakblueTM

• Mecana : entre <3mg.L-1 de MES de promedio (<6 en 95%ile) y <5mg.L-1 de MES (<10 en 95%ile)

• Nordic Water : <5 mg.L-1 de MES de promedio (<10 en 95%ile)

Î Desarrollo sostenible

La solución CompakblueTM es eficiente energéticamente. No utiliza ni bomba para su alimentación, ni depósito, ni soplante de aire, ni bomba de reactivos para la limpieza de los discos. El proceso no requiere cloración, ni ningún reactivo químico para su limpieza.

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ALGUNAS REFERENCIAS Degrémont

Î Filtración sobre micro-tamiz• Focus sobre la estación de depuración de Lagoinha (Portugal) 30.000 HE que estará en funcionamiento en 2012

Vertido en zona sensible

- Línea de tratamiento= fangos activados « tipo canal » - clarificador secundario - filtro CompakblueTM -- desinfección UV Ozonia

- 2 filtros con 8 discos de filtración sobre micro-tamiz - Diámetro de los discos = 2,40 m - Superficie total de filtración = 89 m² - Caudal tratado = 700 m3.h-1

• Caleppio di Settala (Italia) (capacidad 2 000 m3.h-1)• Auxi-Le-Château (Francia) (capacidad 60 m3.h-1)• Le Moule (Guadalupe-Francia) (capacidad 250 m3.h-1)

Contacto: CompakblueTM : innovation.mailin@degremont.com

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• Palmela Terciaro (Portugal) (capacidad 900 m3.h-1)• Pavia (Italia) (capacidad 3 200 m3.h-1)• Sacy-le-Grand (Francia) (capacidad 40 m3.h-1)

Î Filtración sobre tela• Focus sobre la Planta de depuración de Auneuil (Francia) 4.400 HE, en funcionamiento a principios de 2010

- Línea de tratamiento = fangos activados – clarificador secundario – filtro CompakblueTM

- 1 filtro con 2 discos de filtración sobre tela - Diámetro de los discos = 2,20 m - Superficie total de filtración = 10 m² - Caudal tratado = 100 m3.h-1