PRETRATAMIENTO A. Hernández, A. Hernández, P. Galán 1. OBJETIVO GENERAL El primer paso en la depuración del agua residual ha de consistir, lógicamente, en una eliminación de materias gruesas, cuerpos gruesos y arenosos, cuya presencia en el efluente perturbaría el tratamiento total y el eficiente funcionamiento de las máquinas, equipos e instalaciones de la estación depuradora. Consta el pretratamiento de los siguientes procesos: Aliviadero de agua en exceso, para evitar sobrecargas hidráulicas en el proceso. (Visto en el apartado 2.3.) Desbaste, para eliminación de las sustancias de tamaño excesivamente grueso. Tamizado, para eliminación de partículas en suspensión. Trituración de los elementos retenidos en el desbaste (sistema útil cuando se quiere evitar la problemática de las rejillas y extracción de subproductos). Desarenado, para eliminación de arenas y sustancias sólidas densas en suspensión. Desengrasado, para eliminación de los distintos tipos de grasas y aceites presentes en el agua residual, así como de elementos flotantes. 2. REJILLAS DE DESBASTE El desbaste se realiza por medio de rejillas (rejas, mallas o cribas), y tiene como objeto retener y separar los cuerpos voluminosos flotantes y en suspensión, que arrastra consigo el agua residual. Se consigue así: Eludir posteriores depósitos. Evitar obstrucciones en canales, tuberías y conducciones en general. Interceptar las materias que por sus excesivas dimensiones podrían dificultar el funcionamiento de las unidades posteriores (desarenador, medidor de caudal, decantadores, etc.). Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores. Puede decirse que, salvo excepciones, la instalación de rejillas de desbaste es indispensable en cualquier depuradora, retirando al máximo las impurezas del agua para su eliminación directa, compactadas o no, en vertederos de residuos sólidos, o por incineración. La elección del tipo de rejas a colocar es una de las principales decisiones a tomar en el diseño de toda estación depuradora. Cuanto menor sea el tamaño de la depuradora, tanto más fiables deberán ser todos los equipos mecánicos. Las rejillas pueden clasificarse, con arreglo a distintos criterios, en: Horizontales, verticales, inclinadas y curvas. Finas, medias y gruesas.
Fijas o móviles. De limpieza automática, semiautomática o manual. Por razones de mantenimiento y explotación es recomendable evitar la colocación de rejas de limpieza manual. Hoy en día ya existen en el mercado para dimensiones de 500 habitantes equivalentes, rejas provistas de sistema automático de limpieza y extracción de residuos a un contenedor que dan excelentes resultados. El automatismo del sistema limpiador puede ser regulado. Con intervalo de tiempo fijo. Con intervalo de tiempo modificado con arreglo al grado de obstrucción de la rejilla. Sí se recomienda no obstante la colocación de una reja de seguridad manual (separación entre barrotes 100 mm) para que en caso de fallo del sistema de limpieza automática de la reja, no se produzcan inundaciones. Aunque no existe un criterio único para la delimitación de los tipos de rejillas finas medias o gruesas, se pueden considerar como rejillas finas aquellas en que la separación libre de aberturas es inferior a 1,5 cm. La distancia entre barras, en las llamadas rejillas de separación media, oscila entre 1,5 y 5,0 cm. Son las más empleadas en la actualidad, puesto que retienen la mayor parte de las sustancias arrastradas que no pueden eliminarse por sedimentación. Para el desbaste grueso del efluente se emplean rejas de abertura entre 5,0 y 10 cm cuya limpieza se suele realizar manualmente. Se colocan en la llegada del colector a la estación depuradora, sirviendo como pretratamiento respecto a la rejilla media colocada a continuación. El parámetro de control fundamental en la comprobación de rejillas es la velocidad de paso del agua entre los barrotes. Se recomiendan las siguientes velocidades de paso a caudal medio: Vr(Qm) > 0,6m/s. Vr (Qm) < 1,0 m/s (con limpieza a favor de corriente). Vr (Qm) < 1,2 m/s (con limpieza en contracorriente). El volumen de materias sólidas retenidas en las rejas y sus características quedan reflejadas en las tablas 2.4 y 2.5. Tabla 2.4. VOLUMEN DE MATERIAS RETENIDAS EN REJILLAS
Tabla 2.5. CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS RETENIDAS EN REJILLAS El destino de los residuos retenidos en las rejillas puede ser: Incorporación al sistema público de recogida de basuras sólo en pequeñas instalaciones Enterramiento sólo en pequeñas instalaciones zanjas de 1 m de profundidad capas de residuos de 20 cm de espesor mineralización en 5 años Incineración secado previo problemas importantes Calculado el ancho del canal de entrada a la planta en función del caudal de diseño, para evitar un aumento de la velocidad de paso como consecuencia de la colocación de unas rejillas (con la consecuente reducción de la sección de paso) será necesario el establecer un sobreancho del canal en el punto de colocación de las rejas. El ancho del canal en la zona de rejillas puede calcularse por la fórmula siguiente: b=((c/s) - 1) (s+a)+s donde: a: ancho de los barrotes de la rejilla (mm) b: ancho del canal en la zona de rejilla (mm) c: ancho del canal de entrada (mm) s: separación útil entre barrotes (mm)
Fig. 2.26. Pérdida de carga en rejillas Debe preverse un porcentaje de atascamiento del 10 al 40% y, en redes unitarias, posibles obstrucciones por aporte elevado de sedimentos durante el comienzo de las lluvias. Las pérdidas de carga pueden determinarse según el gráfico de la figura 2.26. Un tipo de rejilla vertical queda reflejada en la figura 2.27. y en el cuadro de características de la tabla 2.6.
Fig. 2.27. Rejilla vertical 2.4.3. TAMICES Afinando el proceso de eliminación de residuos sólidos, se llega a la utilización de tamices con separación libre entre barras hasta de 0,2 mm, siendo los normalmente utilizados los de separación de 1 mm. Se busca igualmente un sistema sencilio autolimpiable, que permita sustituir en muchos casos los desbastes, la eliminación de arenas gruesas y hasta porcentajes del 30% de grasas y sobrantes. El proceso es estrictamente físico. Los tamices pueden clasificarse en estáticos y rotativos: - Tamices estáticos El núcleo fundamental de la unidad es el conjunto de barras o hilos del tamiz. La disposición de alambres transversales con curvas sinusoidales en el sentido del flujo proporciona una superficie relativamente no atascable con alto poder de filtrabilidad. Los tamices están hechos de acero inoxidable y las aberturas libres de 0,2 a 1,5 mm satisfacen la mayoría de las necesidades de tamizado. Para fines especiales se pueden utilizar aleaciones inoxidables resistentes al desgaste y más duras. Las dimensiones normalizadas y capacidades pueden verse en la Fig. 2.28.
Tabla 2.6. REJAS VERTICALES - Tamices rotativos El funcionamiento de los tamices rotativos puede comprenderse fácilmente mediante las figuras 2.29. y 2.30. Sus dimensiones y características se incluyen en las tablas 2.7 y 2.8. Tabla 2.7. CARACTERÍSTICAS DIMENSIONALES DE LOS TAMICES ROTATIVOS
Fig. 2.28 Dimensiones de tamices estáticos Fig. 2.29 Esquema de un tamiz rotativo
Tabla 2.8. CAPACIDAD (EN m3/h) SEGUN SEPARACION ENTRE BARRAS (EN mm). Fig. 2.30. Tamiz rotativo. Características dimensionales. 1. Entrada 2. Cilindro 3. Motor 4. Lámina de limpieza 5. Depósito 6. Conducto de vaciado