DEPURACIÓN FÍSICA DECANTACIÓN
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- Manuela Aguilera Gil
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1 DEPURACIÓN FÍSICA DECANTACIÓN A. Hernández, A. Hernández, P. Galán FUNDAMENTO Y ALCANCE El objetivo fundamental de la decantación primaria es la eliminación de los sólidos sedimentables. La mayor parte de las sustancias en suspensión en las aguas residuales no pueden retenerse, por razón de su finura o densidad, en las rejillas, desarenadores y cámaras de grasa, ni tampoco pueden separarse mediante flotación por ser más pesadas que el agua. La reducción de la velocidad de corriente por debajo de un determinado valor, (función de la eficacia deseada en la decantación), es el fundamento de la eliminación de un 50 a 60 por 100 de las materias en suspensión del influente. Al depositarse estas partículas de fango, arrastran en su caída una cierta cantidad de bacterias, con lo que se alcanza también, en este tipo de tratamiento, una reducción de la DBO y una cierta depuración biológica. Sirven como decantadores todos los depósitos que sean atravesados con velocidad suficientemente lenta y de forma adecuada por el agua a depurar. La exigencia, sin embargo, de separar fácil y rápidamente las partículas sedimentadas de las aguas clarificadas ha conducido a ciertas formas especiales. Los elementos fundamentales de todo decantador son: Entrada del afluente: Deben proyectarse en forma tal que la corriente de alimentación se difunda homogéneamente por todo el tanque desde el primer momento. Deflectores: Suelen colocarse a la entrada y salida de la balsa sirviendo, el primero, para conseguir una buena repartición del caudal afluente, y el segundo para retención de las sustancias flotantes, grasas y espumas. Vertedero de salida: Su nivelación es muy importante para el funcionamiento correcto de la clarificación. Por otro lado, para no provocar levantamiento de los fangos sedimentados, la relación del caudal afluente a la longitud total de vertido debe ser menor de m3/h/m. Características geométricas: Las relaciones entre ellas deben ser las adecuadas para la sedimentación de los tipos de partículas previstas. Su forma puede ser rectangular, cuadrada o circular. La sedimentación puede ser: de flujo horizontal de flujo vertical
2 Para el dimensionado, de acuerdo a criterios «de experiencia», basta en principio seleccionar una carga hidráulica y un tiempo de retención adecuados para obtener el rendimiento que se desee. Carga hidráulica, CH = Q/A Tiempo de retención, tr = V/Q CH = Carga hidráulica (m3/m2.h) Q = Caudal circulante a depurar (m3/h) A = Superficie horizontal (m2) tr = Tiempo de retención (h) V = Volumen del tanque de decantación (m3) En la figura 2.35 y tabla y en la figura 2.36 y tabla 2.14 se incluyen los esquemas y principales características geométricas de un decantador circular y de otro rectangular de flujo horizontal RENDIMIENTOS ALCANZABLES EN LOS DECANTADORES PRIMARIOS Se adjuntan gráficos de rendimientos elaborados con aguas residuales en España (fig. 2.37). Estos valores pueden ser considerados como valores orientativos. El disponer o no decantación primaria no depende del tamaño de la planta, sino del tipo de tratamiento biológico, dándose la paradoja de que es fácil encontrar numerosas referencias de plantas de baja carga y de alta carga sin decantación primaria pero no así en el proceso denominado convencional. La decantación primaria es siempre obligada cuando posteriormente se vayan a aplicar las aguas al terreno o se utiliza un sistema biológico de lechos bacterianos. En los restantes casos, la omisión de la decantación primaria presenta dos vertientes:
3 Fig Esquema decantador circular flujo horizontal Tabla CARACTERíSTICAS DECANTADOR CIRCULAR FLUJO HORIZONTAL Ventajas 1) Mayor simplicidad de operación de la planta. 2) Homogeneidad en la calidad del fango. 3) Remoción del fango en un sólo punto.
4 4) Eliminación de malos olores al entrar el agua directamente al tanque de ai-reación, si las aguas llegan en condiciones sépticas. 5) Mejoría de la sedimentabilidad del fango activado. 6) Aumento de la capacidad de absorción de puntas de carga, debido al mayor contenido de fangos en el tanque de activación. 7) Mejora los sistemas con largos períodos de aireación, con digestión aerobia principalmente, en climas templados y cálidos. Fig Esquema decantador rectangular flujo horizontal Tabla CARACTERÍSTICAS DECANTADOR RECTANGULAR FLUJO HORIZONTAL
5 Fig Rendimientos de la sedimentación en función de la concentración y período de retención Desventajas 1) Mayor consumo energético en el proceso biológico por fangos activos. 2) Menor producción de gas en la planta. 3) Peligro de formación de sedimentaciones en el depósito de aireación, si no hay una instalación de desarenado bien dimensionada, de formación de fangos flotantes en el decantador secundario, si no hay una buena eliminación de grasas a la entrada de la planta y, quizás, una capacidad de espesamiento más reducida del fango mezcla en algunos casos. 4) Se elimina un elemento de regulación hidráulica y de carga de depuradora, frente a caudales punta y caudales de lluvia en los sistemas unitarios. 5) Se puede reducir la capacidad de espesado de los lodos que se llevan posteriormente a digestión PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA DECANTACIÓN
6 En el dimensionado de decantadores hay que atender especialmente a los siguientes puntos: 1) Superficie de decantación 2) Volumen de decantación 3) Relaciones dimensionales 4) Dimensiones de zona de entrada 5) Vertedero de salida 6) Barrederas de fango 7) Caudales de fangos producidos 8) Pocetas de fangos 1) Superficie de decantación Relación entre parámetros: S=Q/V S = Superficie de decantación (m2) Q = Caudal a tratar (m3/h) V = Velocidad ascensional (m/h) Los valores de la velocidad ascensional pueden obtenerse de las tablas 2.15 y Tabla VELOCIDADES ASCENSIONALES A CAUDAL MEDIO Tabla VELOCIDADES ASCENSIONALES A CAUDAL MÁXIMO Cuando la decantación primaria se usa como tratamiento único deben disminuirse las cifras anteriores en un 30%. 2) Volumen de decantación primaria Relación entre parámetros V = Q Tr V = volumen de decantación (m3)
7 Q = caudal a tratar (m3/h) Tr = tiempo en retención (h) Los valores del tiempo de retención pueden obtenerse de la tabla 2.17: Tabla TIEMPOS DE RETENCIÓN Cuando la decantación primaria se usa como tratamiento único deben aumentarse las cifras anteriores en un 30%. 3) Relaciones dimensionales En decantadores circulares de flujo vertical: h = altura del decantador Ø = diámetro del decantador puede tomarse: Ø <40 m h < 3m En decantadores rectangulares de flujo horizontal: L = longitud del decantador h = altura útil del decantador b = ancho del decantador pueden usarse las siguientes relaciones: Tabla DIMENSIONES EN DECANTADORES RECTANGULARES
8 Para tanteos, según Huisman: H = (1/12) L0,8; B = (1/8,5)L1,2 4) Dimensiones de la zona de entrada Decantadores circulares En decantadores circulares de flujo vertical, siendo para el cilindro central de entrada: Ø1= diámetro del cilindro h1= altura del cilindro desde el borde superior del decantador Ø = diámetro del decantador h = altura del decantador Pueden tomarse las relaciones de la tabla En decantadores rectangulares de flujo horizontal, Dh = Pérdida de carga ocasionada por el sistema de entrada al decantador. Puede tomarse como valor para el dimensionado del sistema: Dh = de 0,20 a 0,30 m Tabla DIMENSIONES EN DECANTADORES CIRCULARES 5) Vertedero de salida Relación entre parámetros: L=Q/V L = longitud necesaria de vertedero (m) Q = caudal a tratar (m3/h) V = carga de salida por el vertedero (m3/h/m) se tienen los valores de la tabla Tabla CARGA DE SALIDA EN VERTEDERO
9 6) Barrederas de fangos Siendo Vr = velocidad lineal de las barrederas de fondo en decantadores. Pueden tomarse los valores de la tabla Las inclinaciones de los fondos para dichas rasquetas suelen ser: En decantadores circulares Del 2 al 8% En decantadores rectangulares Del 0,5 al 2% dependiendo del sistema de rasquetas empleado. Tabla VELOCIDAD DE BARREDERAS DE FONDO 7) Caudales de fangos producidos El caudal medio de fangos producido puede calcularse con la siguiente fórmula: Qf = K C Q/ C1 Qf = caudal medio de fangos producidos (m3/h) Q = Caudal medio de agua a tratar (m3/h) K = coeficiente de reducción de sólidos en suspensión en la decantación C = concentración de sólidos en suspensión en el agua bruta (p.p.m.) C1 = concentración de fangos en la salida de purga del decantador (%) Como valores usuales de la concentración de fangos en la salida de purga del decantador, pueden tomarse los de la tabla Tabla CONCENTRACIÓN DE FANGOS (%) 8) Pocetas de fangos Relación entre parámetros V = Qf Tr
10 V = volumen de poceta o pocetas (m3) Qf = caudal medio de fangos producidos (m3/h) Tr = tiempo de retención del fango en pocetas (h) Los valores usuales del tiempo de retención en pocetas pueden tomarse de la tabla Tabla TIEMPO DE RETENCIÓN EN POCETAS DE DECANTADORES Notas: 1) En los decantadores circulares con rasquetas de espesado se pueden alcanzar concentraciones del fango de hasta el 8%. 2) No obstante los tiempos de retención indicados para el dimensionado de pocetas, lo normal suele ser el que las purgas de fangos se realicen continuamente o mediante temporizaciones cortas.
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