tema 4_pretratamiento y tratamiento primario

7/24/2019 Tema 4_Pretratamiento y Tratamiento Primario

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Curso Especialista Universitario en Depuracin de Aguas Residuales en Pequeos Ncleos:

Modalidad online, 6 de abril -19 de julio de 2015

Universidad de Almera

Fco. Javier Garca Martnez

Ingeniero de Caminos, C. y P. - Ldo. en Ciencias Ambientales

TEMA 4:

PRETRATAMIENTOS Y TRATAMIENTOS PRIMARIOS

EN PEQUEAS DEPURADORAS.


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Curso Especialista Universitario en Depuracin de Aguas Residuales en Pequeos Ncleos


Tema 4: Pretratamientos y tratamientos primarios en pequeas depuradoras.

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TEMA 4: PRETRATAMIENTOS Y TRATAMIENTOS PRIMARIOS EN PEQUEAS

DEPURADORAS.

1. PRETRATAMIENTO: ELEMENTOS, DISEO Y OPERACIN................................. ............. 4

1.1. OBRADELLEGADA:......................................... ............................................................... ............. 5

1.1.1. Aliviadero ................................................................. ................................................................ 5

1.1.2. By-pass .................................................................. ................................................................ ... 9

1.1.3. Bombeo............................................................... .................................................................. .. 10

1.2. TANQUE DE RETENCIN HOMOGENEIZACIN DE CAUDALES Y CARGAS O TANQUES DE TORMENTAS11

1.2.1. Diseo de tanques de tormenta .............................................................................................. 13

1.3. POZODEGRUESO ............................................................... ........................................................ 141.3.1. Diseo del pozo de gruesos ............................................................. ....................................... 16

1.3.2. Operacin del pozo de gruesos .............................................................................................. 19

1.4. DESBASTE ....................................................... ............................................................... .............. 20

1.4.1. Rejas ....................................................... ............................................................... ................. 21

1.4.2. Tamices................................................................................................................................... 23

1.4.3. Recogida y extraccin de residuos del desbaste...................................................... ............... 31

1.4.4. Cantidad de residuos generados ............................................................................................ 34

1.4.5. Diseo del canal de desbaste.................................................................................................. 341.4.5.1. Diseo de rejas ....................... ...................... ....................... ...................... ...................... .................. 341.4.5.2. Diseo de tamices ....................... ...................... ....................... ...................... ...................... .............. 401.4.5.3. La prctica en el diseo de pequeas instalaciones................................ ...................... ...................... 40

1.4.6. Operacin del canal de desbaste............................................................................................ 421.4.6.1. Rejillas de barrotes de limpieza manual .................... ........................ ....................... ...................... ... 431.4.6.2. Rejillas con limpieza mecanizada. ..................... ...................... ....................... ...................... ............. 441.4.6.3. Tamices estticos..................... ....................... ...................... ....................... ..................... ................. 461.4.6.4. Tamices rotatorios y deslizantes ..................... ....................... ....................... ........................ ............. 461.4.6.5. Elementos de transporte de residuos.... ........................ ....................... ....................... ..................... ... 47

1.5. DESARENADO ....................................................... ............................................................... ............ 481.5.1. Clasificacin de los desarenadores........................................................................................ 48

1.5.2. Extraccin y concentrado de arenas ....................................................................... ............... 51

1.5.3. Diseo de desarenadores ....................................................................................................... 55

1.5.4. Operacin del desarenado ..................................................................................................... 581.5.4.1. Desarenador esttico: canales desarenadores........................ ....................... ........................ .............. 581.5.4.2. Desarenador esttico troncocnico: extraccin con bombas..... ...................... ....................... ............ 59


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1.5.4.3. Desarenador esttico: extraccin con tornillo. ....................... ....................... ....................... .............. 601.5.4.4. Desarenador aireado. ...................... ...................... ....................... ....................... ..................... .......... 62

1.6. DESENGRASADOR. .......................................................... ................................................................ . 63

1.6.1. Clasificacin de los desengrasadores .................................................................................... 64

1.6.2. Extraccin y concentrado de grasas....................................................................................... 65

1.6.3. Diseo de desengrasadores............................... ..................................................................... 68

1.6.4. Operacin del desengrasado.................................................................................................. 681.6.4.1. Desengrasador con recogida manual. ..................... ....................... ....................... ....................... ...... 69

1.7. DESARENADO-DESENGRASADO CONJUNTO ................................................................ ...................... 70

1.7.1. Clasificacin de desarenadotes-desengrasadores.................................................................. 70

1.7.2. Diseo de desarenador-desengrasador.................................................................. ................ 731.7.3. Operacin de desarenador-desengrasador ....................................................................... ..... 75

1.8. MEDICIN DE CAUDAL. .............................................................. ...................................................... 77

1.8.1. Medicin en canales .................................................................. ............................................. 77

1.8.2. Medicin en tuberas .............................................................. ................................................ 81

1.8.3. Puntos donde controlar el caudal .......................................................................................... 83

1.8.4. Operacin de caudalmetros .................................................................................................. 84

1.9. EJEMPLOS DE CONFIGURACIN DE PRETRATAMIENTOS REALES .................................................. ..... 86

1.10. RENDIMIENTOS DE DEPURACIN EN EL PRETRATAMIENTO ..................................................... ..... 90

2. TRATAMIENTO PRIMARIO: TIPOS Y DISEO .................................................................... .. 91

2.1. DECANTACIN PRIMARIA........................................................... ...................................................... 92

2.1.1. Tipos de decantadores primarios ..................................................................... ...................... 93

2.1.2. Rendimientos de depuracin de decantadores primarios....................................................... 97

2.1.3. Diseo decantadores ............................................................... ............................................... 97

2.1.4. Operacin de decantadores primarios................................................................... ................ 99

2.2. DECANTADORES-DIGESTORES Y TANQUES IMHOFF ............................................................... ......... 101

2.2.1. Rendimiento de depuracin.......................................................................... ........................ 103

2.2.2. Diseo decantadote digestores y tanques Imhoff ................................................................. 1032.2.3. Operacin de decantadote digestores y tanques Imhoff ....................................................... 105

2.3. FOSAS SPTICAS.............................................................. ............................................................... 107

2.4. LAGUNAS ANAEROBIAS.............................................................. .................................................... 109

2.4.1. Rendimiento de depuracin.......................................................................... ........................ 112

2.4.2. Diseo de lagunas anaerobias ............................................................................................. 112

2.4.3. Operacin de Lagunas anaerobias....................................................................................... 114


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Bibliografa........................................................................................................................113


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1. PRETRATAMIENTO: ELEMENTOS, DISEO Y OPERACIN

Como se dijo en el tema 2, las aguas brutas antes de su tratamiento propiamente

dicho se someten a una serie de operaciones, fsicas o mecnicas, que constituyen el

pretratamiento, siendo ste la primera etapa de cualquier estacin depuradora de aguas

residuales. El objetivo del pretratamiento es separar o extraer del agua la mayor

cantidad posible de las materias transportadas a travs de los colectores y que, por su

naturaleza, crean problemas en los tratamientos posteriores (obstruccin de tuberas,

desgaste de equipos, formacin de costras y enarenado de digestores anaerobios, etc.).

Un pretratamiento completo puede estar compuesto de:

- Obra de llegada: que puede estar constituido por un aliviadero y un tanque de

tormenta (en grandes EDAR y en excepcionalmente en pequeas edars) y by-pass.

- Pozo de gruesos.

- Desbaste.

- Desarenado-desengrasado.

- Medicin de caudal.

Hay que tener muy claro que el PRETRATAMIENTO ES UNA PIEZA CLAVEen el buen

funcionamiento de una EDAR y que si no se realiza una buena operacin y mantenimiento

del mismo, difcilmente la depuradora podr obtener buenos rendimientos de depuracin.

Se repiten las operaciones bsicas de un pretratamiento:


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Figura 4.1 Operaciones bsicas en un pretratamiento

1.1. OBRA DE LLEGADA:

En todas las EDAR vamos a encontrar en primer lugar una obra de llegada de las aguas

brutas. En este elemento se colocan una serie de dispositivos orientados fundamentalmente

a la regulacin y control de caudales.

1.1.1. Aliviadero

La misin de este proceso es la de impedir que entre en la planta un caudal de agua que

exceda al establecido en el proyecto. De esta manera evitamos sobrecargas del proceso

que puedan ocasionar notables alteraciones.


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Adems, impide que entre agua en la planta en momentos puntuales por necesidad de

reparacin de equipos. En estos casos se dice que la depuradora est en by-pass y hay quenotificarlo al organismo de cuenca encargado de la vigilancia de la calidad de las aguas.

Figura 4.2 Aliviadero lateral de entrada a una EDAR

Figura 4.3 Aliviadero lateral de entrada a una EDAR en by-pass

Los aliviaderos se suelen colocar cuando el sistema de saneamiento es unitario, es

decir, cuando a la red van aguas residuales y aguas de lluvia. Con l se pretende que no

entre a la instalacin toda el agua que supere el caudal de diseo.


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Se ha comprobado que el agua de lluvia recogida en los primeros 10-15 minutos de

la precipitacin est tan contaminada como el agua residual de tipo medio y a partir de los20-30 minutos como el agua residual llega diluida. Por ello en algunas estaciones

depuradoras se proyectan tanque de regulacin para tiempos de permanencia de 20 a 30

minutos (Hernndez Muoz, Aurelio.2001), que recogen las primeras escorrentas con

contaminacin alta, que se introduce en la depuradora una vez pasado el aguacero. En

estos elementos suele instalarse agitadores sumergidos de manera que no se produzca

sedimentacin y bombas que se encargan de su vaciado.

Para calcular el caudal de agua que se deba aliviar se puede recurrir a dos mtodos:

-Coeficiente de dilucin: definido como el cociente entre la suma de aguas negras ms las

aguas de lluvia y las aguas negras. De esta manera se elige el grado de dilucin a partir del

cual se empieza a aliviar agua. El coeficiente depender del tipo de red de saneamiento y de

las caractersticas del medio receptor. El valor que toma este coeficiente ha de ser fijado por

el organismo de cuenca. Habr que hacer una consulta en funcin del lugar de vertido y el

potencial contaminante. Suele estar fijado en los planes hidrolgicos tomando valores entre

3 y 5. As, partiendo de las siguientes expresiones

y despejando se tiene que el caudal a aliviar es

nmedio,

nmedio,edarlaenentrardejasequelluvia

Q

QQCd

+=

nmediodEDAR QCQ ,diseo =

nmedio,nmedio,EDARlaallegaquetotallluviaaliviara Q)Q(QQ += dC

diseoEDAREDARlaallegaquetotalaliviara QQQ =


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Este criterio es difcil de justificar desde el punto de vista del impacto sobre el medio

receptor, por lo que se desaconseja sin un estudio local ms detallado.

- Concentracin mxima de carga en el medio receptor: conociendo la concentracin

de un contaminante en el agua a verter y la mxima concentracin permitida de ese

contaminante en el medio receptor se puede aplicar la siguiente formulacin basada

en un balance de masas

Despejando:

Para dimensionar la longitud del vertedero lateral (L), una vez que se conoce el caudal a

aliviar (Qa aliviar) por el mismo, se puede emplear la siguiente frmula general:

ghhLQ 23

2aliviara =

Donde:

Qa aliviar: caudal a aliviar (o de vertido) en m3/s

L: longitud umbral de vertido, en m

H: altura de lmina sobre el umbral del vertedero, en m.

G: aceleracin de la gravedad, en m/s2.

m: coeficiente de caudal de vertedero, adimensional, que vara en funcin de la altura

de la lmina de agua, segn la siguiente frmula

+++=

2

2

)(55.01)

003.0405,0(

3

2

Ph

h

h

[ ] [ ] [ ]QaaliviarQrioQaaliviarvertidoQrioodel vertidrio antes

exigida +

+=

[ ] [ ][ ] [ ]

Qroexigidavertido

odel vertidrio antesexigidaQaaliviar

=


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Figura 4.4 Esquema para el clculo de vertedero lateral

Como aclaracin hay que tener presente que:

- P: es la altura del labio del vertedero, ms un resguardo de 0.02 m

- P+h : es la altura de la lmina de agua, aguas arriba del aliviadero

Sin no se necesita una gran exactitud o para n primer tanteo puede emplearse la siguiente

frmula propuesta por el la Gua Tcnica sobre redes de Saneamiento y Drenaje Urbano del

CEDEX (2008), que equivale a adoptar 2/3 = 0,43 en la frmula general anterior:

39,1 hLQ=

1.1.2. By-pass

Siempre es recomendable colocar un elemento que asle el colector de entrada de la

EDAR. El objetivo viene dado para facilitar las operaciones de explotacin y

mantenimiento en la obra de llegada.


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1.1.3. Bombeo

En muchas plantas, el colector llega a una cota demasiado baja lo que hace

necesario disear un bombeo. A lo largo de las etapas de tratamiento tambin se van a

producir prdidas de carga (del orden de 2 a 3 metros en EDARs convencionales). El

posible bombeo es preferible que sea posterior a todo el pretratamiento (es

indispensable un desbaste previo en todo caso) y deber ser a suficiente altura para que

no sean necesarias ms elevaciones de agua en la planta. Es normal la utilizacin, en

este tipo de bombeos, de los tornillos de Arqumedes abiertos (en grandes instalaciones)

o bombas con rodete abierto y muy protegido. La mejora en los equipos de elevacin

permite en la actualidad dejar el proceso de desbaste y desarenado aguas abajo de la

elevacin, facilitando la posterior manipulacin de los residuos que se producen. (Se

remite al manual del proyectista de bombeos incluido en la documentacin adicional del

tema 2).

Figura 4.5 Elevacin de cabecera mediante tornillo de Arqumedes en una gran EDAR


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Figura 4.6 Bombeo de entrada de un pequea EDAR mediante bomba centrfuga

sumergible

1.2. Tanque de retencin homogeneizacin de caudales y cargas o tanques de

tormentas

En casi todas las instalaciones de tratamiento de aguas residuales se producen

variaciones tanto del caudal de agua residual como de su concentracin. La

homogeneizacin del caudal es una medida que se emplea para superar los problemas de

explotacin que estas variaciones provocan en las instalaciones, y para mejorar la

efectividad de los procesos de tratamiento situados aguas abajo.

La homogeneizacin consiste, en amortiguar por laminacin las variaciones de caudal,

con el objeto de conseguir un caudal constante o casi constante. Esta tcnica puede

aplicarse en diversas situaciones, entre las que se encuentran:

Caudales en tiempo seco.

Caudales procedentes de redes de alcantarillado separativas en pocas lluviosas.


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Caudales procedentes de redes de alcantarillado unitarias, combinacin de aguas

pluviales y aguas residuales sanitarias.

En la aplicacin de la homogeneizacin de caudales en lnea, la totalidad del caudal pasa

por el tanque de homogeneizacin. Este sistema permite homogenizar las concentraciones

de los diferentes constituyentes y amortiguar la variacin de los caudales de forma

considerable. En la disposicin en derivacin, slo se hace pasar por el tanque de

homogeneizacin el caudal que excede un lmite prefijado (tambin se denomina depsito

pulmn, al cual se alivian los caudales que exceden del mximo de diseo de la planta).

Aunque con este segundo sistema se minimizan las necesidades de bombeo, la

homogenizacin de la concentracin de los diferentes constituyentes no es tan alta como

con el primero.

Figura 4.7 Diagramas de flujo tpicos de una EDAR incorporando

homogenizacin del caudal: a) en lnea, b) en derivacin

Las principales ventajas que produce la homogeneizacin de los caudales son las

siguientes:

PretratamientoTanque de

homogeneizacin

Tratamiento

Primario

Tratamiento

Secundario

Bombeo a caudal constante

Homogeneizacin en lnea

Pretratamiento

Tanque de

homogeneizacin

Tratamiento

Primario

TratamientoSecundario

Bombeo a caudal constante

Homogeneizacin en derivacin

Aliviadero


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Mejora del tratamiento biolgico, ya que eliminan o reducen las cargas de choque,

se diluyen las sustancias inhibidoras, y se consigue estabilizar el pH. Mejora de la calidad del efluente y del rendimiento de los tanques de

sedimentacin secundaria al trabajar con cargas de slidos constantes.

Reduccin de las superficies necesarias para la filtracin del efluente, mejora de

los rendimientos de los filtros y posibilidad de conseguir ciclos de lavado ms

uniformes.

En el tratamiento qumico, el amortigua-miento de las cargas aplicadas mejora el

control de la dosificacin de los reactivos y la fiabilidad del proceso. Aparte de la

mejora de la mayora de las operaciones y procesos de tratamiento, la

homogeneizacin del caudal es una opcin alternativa para incrementar el

rendimiento, de las plantas de tratamiento que se encuentran sobrecargadas.

A pesar de las ventajas indicadas, como ya se coment en el tema 2, en el caso de

pequeas poblaciones slo se han de ejecutar estos elementos cuando sean

imprescindibles para mantener el buen estado de los cauces puesto que su explotacin es

complicada.

1.2.1. Diseo de tanques de tormenta

En caso de ser necesarios, para su diseo se ha de tener en cuenta que para el clculo

de del volumen existen varias normativas europeas, que proponen procedimientos

simplificados, destacando la norma inglesa BS 8005-4 y la norma alemana ATV-A 128.

La norma inglesa se basa en retener la denominada lluvia crtica, que es aquella que

provoca el primer lavado de las calles y la resuspensin de los sedimentos en los colectores.

El volumen de esta lluvia depender de muchos factores (clima, caractersticas topogrfica,

tamao de la cuenca, tiempo de concentracin de la cuenca y de la escorrenta de cada

lugar). El volumen del tanque de tormentas deber ser, segn esta norma, el necesario para

que una lluvia de intensidad de 10 l/s.ha y de 20 minutos de duracin, no produzca vertidos.


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Estudios realizados por la Confederacin Hidrogrfica del Norte, utilizando la citadanormativa, establecen los siguientes rdenes de magnitud respecto al volumen de tanque

por hectrea, para el mbito de su cuenca (CH Norte, 1995):

a) 4 m3/ha neta en zonas de poblacin densa.

b) 9 m3/ha neta en zonas de poblacin dispersa.

La norma alemana se basa en que el volumen del tanque de tormenta deber ser el

necesario para que una lluvia de 20 minutos y de intensidad calculada mediante la siguiente

expresin, no produzca vertidos.

Siendo:

i = intensidad de lluvia crtica, en l/s.ha.

Tc = tiempo de concentracin de la cuenca, en minutos (Tc < 120 minutos).

Para tiempos superiores a 120 minutos, la intensidad de lluvia crtica se tomar

directamente igual a 7,5 l/s.ha.

Con este criterio, el volumen necesario para el tanque de tormentas vara entre un

mnimo y un mximo del orden de 5 y 40 m3/ha impermeable, respectivamente (valores

normales, entre 15 y 20 m3/ha). Como puede observarse, esta norma da valores ms altos

que la anterior.

1.3. POZO DE GRUESO

120

12015)/(

+=

Tcshali


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Se ejecuta cuando se prev la existencia de grandes slidos en el agua residual o una

excesiva cantidad de arenas que pudieran provocar problemas en la operacin dedesarenado.

Consiste en un pozo situado a la entrada del colector a la depuradora, con fondo tronco

piramidal invertido y paredes muy inclinadas con el fin de concentrar los slidos y las arenas

en una zona especfica donde se puedan extraer, generalmente mediante cucharas anfibias

o bivalvas.

Figura 4.8 Vista general de un pozo de gruesos y cuchara bivalva para extraccin de

residuos en una EDAR para 10.000 h-e

No es habitual encontrar este elemento en la lnea de agua de pequeas estaciones

depuradoras; pero es aconsejable en redes unitarias con gran aporte de arenas y piedras

para evitar daos en desbaste.


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Figura 4.9 Piedras en la obra de llegada de un colector unitario en una EDAR de 6.000

h-e

La llegada de gran cantidad de arenas y slidos puede llegar a atascar las rejas y tamices

haciendo necesario la ejecucin de un pozo de gruesos o un elemento que retenga las

arenas previamente al desbaste.

Figura 4.10 Reja atascada por excesiva llegada de arenas y consecuente alivio

incontrolado en la entra de la EDAR

1.3.1. Diseo del pozo de gruesos

Los parmetros y secuencia de clculo de lo pozos de gruesos es la siguiente:


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Clculo de la superficie de pozo mediante la carga hidrulica < 300 m3/m2 h

(Qmax)

Clculo del Volumen mediante el tiempo de retencin: 0.5-1 min. (Q max)

Comprobar que el calado del pozo >2 m (1,5 en pequeas poblaciones)

Figura 4.11 Ejemplo de pozo de grueso en una EDAR de 1.200 h-e construido por la

notable cantidad de slidos y arenas que llegaban y atascaban la reja de finos

300

/h)Qmax(m

Ch

/h)Qmax(mS

)m(S,Superficie

/h)mCaudal(Q,Ch

33

2

3

===

QTrV)/m(Q,Caudal

)m(V,Volumen(Tr)retencinTiempo

3

3

==h

SECCION A-A

HA-30/P/20/IV+Qb

LIMPIEZAe=10 cms.HORMIGONDE

LOSADE HORMIGONe=30 cms

8 a 20 cms

315P.V.C.

315P.V.C. 315P.V.C.

LIMPIEZA e=10 cms.HORMIGON DE

10 a 15cms

315P.V.C.

10 a 15cms

10 a 15cms

315P.V.C.

315P.V.C.

CONTENEDOR SINTAPAS

CAPACIDAD5m3

HA-15/20

HA-30/P/20/IV+QbMURODE HORMIGON e=30cms

PLANTA

m2)m(S,Superficie

)m(V,Volumen(h)Calado

2

3

=


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Figura 4.12 Ejemplo de pozo de gruesos con retirada mediante cuchara bivalva en

EDAR de 2.500 h-e

Figura 4.13 Ejemplo de arenero previo al desbaste con retirada manual de arenas

(EDAR de 600 h-e)


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Figura 4.14 Retirada manual de las arenas del arenero anterior

1.3.2. Operacin del pozo de gruesos

El objetivo de este elemento es la retencin de grandes slidos y arenas cuando llegan

en grandes cantidades a la depuradora. Por ello, la frecuencia de limpieza, frecuentemente

mediante cucharas bivalvas, est marcada por la experiencia (normalmente una vez al da).

No es recomendable dejar que el pozo se llene excesivamente de arenas ya que pierde

efectividad. Las arenas y slidos retenidos se depositarn en un contenedor para que un

gestor autorizado los retire.

En cuanto al mantenimiento, se atender a las instrucciones del fabricante.

Precauciones: Hay que prevenir los resbalones, golpes en la espalda y contactos

elctricos.


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1.4. DESBASTE

Su objetivo es la eliminacin, mediante rejas o tamices, de las sustancias de tamao

mediano-pequeo que puedan obstruir los canales y tuberas posteriores en una EDAR, as

como disminuir la eficacia de procesos biolgicos y los rendimientos de la lnea de fangos.

Como mnimo, deben instalarse dos canales de desbaste por si algn elemento del

desbaste queda fuera de servicio debido a posibles averas o a tareas de mantenimiento.

Tambin es conveniente que halla un cierre de compuertas. Adems, se han de colocar

rejas antes de cualquier pozo de bombeo de agua bruta (agua residual que no ha sidotratada previamente y que por tanto contendrn muchos slidos gruesos).

La mayora de las rejas utilizadas en las instalaciones de pretratamiento, como se puede

ver en la imagen 4.14, consisten en barras paralelas situadas en posicin inclinada dentro

de un canal, de tal forma que las aguas residuales tienen que pasar a travs de ellas. Los

residuos quedan retenidos en las barras, que se limpian peridicamente de forma

automtica o manual.

Figura 4.15 Izquierda: Rejas manual y automtica de finos. Derecha: reja manual de

gruesos.


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1.4.1. Rejas

Atendiendo a la separacin entre los barrotes las rejas se clasifican en:

Gruesos: el paso libre entre barrotes es de 50 a 100 mm

Medio: el pasos libre entre barrotes es de 25 a 50 mm.

Finos: el paso libre entre barrotes es de 10 a 25 mm.

En funcin de la disposic in del plano de los barrotes, las rejas se clasifican en:

Verticales

Inclinadas

Curvas

En funcin de su sistema de limpieza

Limpieza manual: la limpieza manual se realiza con un rastrillo y la rejilla ms

adecuada es la inclinada (20 -50 respecto la horizontal). No deben ser de gran

longitud. Son las ms frecuentes en las pequeas instalaciones, pero no por ello

las ms adecuadas para estas instalaciones donde la dedicacin del personal es

menor.

Limpieza mecnica: eliminan los posibles problemas de atascos y reducen el

tiempo para su mantenimiento. El mecanismo de limpieza suele ser un peine

mvil que peridicamente barre la reja, extrayendo los slidos retenidos. En lasrejas curvas el movimiento del peine es circular. Si la reja es plana el movimiento

de traslacin se realiza con sistemas basados en cilindros neumticos u leo-

hidrulicos, en sistemas basados en cadenas o en cables. El movimiento del

rastrillo se puede realizar bien por la cara anterior o por la posterior de la reja.


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En el momento de realizar el diseo del pretratamiento, es importante valorar si

instalar las rejas manuales o automticas, ya que una buena solucin evita muchosproblemas posteriores. Lo normal es proyectar un canal de desbaste con rejas de

finos y gruesos automticas y otro en paralelo con rejas manuales que entra en

funcionamiento en caso de avera de las rejas automticas.

Figura 4.16 Reja automtica curva de finos. Muy empleada en pequeas instalaciones.

Tradicionalmente se ha recomendado instalar rejas manuales en pequeas poblaciones,

pero la prctica ha demostrado que es mejor instalar rejas automticas (en caso de haber

acometida elctrica o posibilidad de ejecutar una instalacin solar) debido a la escasapresencia de personal. Una reja manual apenas tiene mantenimiento, pero se puede atascar

en pocos segundos si en el agua residual trae bolsas de plstico o trapos, la reja no se

desatascar hasta que no haya una visita del operario con lo que se corre el riesgo de aliviar

agua sin tratar. En cambio, una reja automtica evita esa problemtica compensando las

necesidades de mantenimiento del equipo.


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Figura 4.17 Reja automtica de cadenas. Menos empleadas en pequeas instalaciones

pero indicadas cuando los canales son muy profundos

1.4.2. Tamices.

Su misin es la de eliminar las partculas menores. Puede efectuarse con tamices o

cribas que retienen los slidos gruesos en una reja interna. Actualmente, se tiende al uso

generalizado de tamices en los pretratamientos de las EDARs para mejorar los rendimientos

de las etapas posteriores.

El tamizado consiste en una filtracin sobre un soporte delgado perforado. En funcin de

las dimensiones de los orificios del soporte se diferencian los siguientes tipos:

Macrotamizado; se realiza sobre chapa perforada o enrejado metlico con luz de

paso superior a 0,3 mm. Se utiliza para retener materias en suspensin, flotantes

o semiflotantes, residuos vegetales, ramas, etc.

Microtamizado; se realiza sobre tela metlica o plstica de malla inferior a 0,1 mm.

Se utiliza para eliminar materia en suspensin de aguas naturales o aguas


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residuales pretratadas. Este tipo, generalmente, se suele usa en depuradoras

industriales.

La tendencia actual es colocar tamices que sustituyen a la reja de finos e incluso a la de

gruesos. El paso de estos tamices est entre 1 a 6 mm. con lo que en pequeas

instalaciones permite la eliminacin del desarenado incluso el tratamiento primario. Los

tamices ms usuales son:

- tamices estticos autolimpiantes

- tamices rotativos (prdida de carga 2m)

- tamices deslizante (0,1-04 m)- tamices de escalera mvil (0,2-0,5 m)

Atendiendo al modo de funcionamiento podemos encontrar los siguientes tipos:

Tamices estticos autolimpiantes, llevan una reja constituida por barras

horizontales de acero inoxidable, rectas o curvadas, de seccin triangular entre

las cuales se filtra el agua. Tienen grandes prdidas de carga, de 1,2 a 2,1 m. Son

muy frecuentes en pequeas instalaciones cuando hay bombeo previo.

Figura 4.18 Tamiz esttico autolimpiante


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Tamices rotatorios o rototamices, constan de un tambor de eje horizontal,

constituido por barras de acero inoxidable de seccin trapezoidal que giralentamente. Las materias retenidas en la reja se recuperan por medio de un

rascador fijo y se evacuan. Tienen grandes prdidas de carga, de 0,8 a 1,4m; pero

menos que los autolimpiantes. Son muy frecuentes cuando hay bombeo previo.

Tamices deslizantes, son de tipo vertical y continuo. Los slidos retenidos son

separados mediante bandejas o rastrillos horizontales autolimpiables. Este tipo de

tamices incorpora en la cinta un elemento filtrante llamado diente o gancho. La

disposicin de los dientes sobre ejes de acero inoxidable forma una rejilla filtrante

que est montada sobre un bastidor soporte que se instala directamente sobre el

canal. Son frecuentes en pequeas edar. Prdidas de carga, 0,1-0,4 m

Figura 4.19 Rototamiz.


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Figura 4.20 Tamiz deslizante.

Tamices curvos, tienen una estructura idntica a las rejas curvas, tan slo se

diferencian en que el paso de la maya es menor. Son muy frecuentes eninstalaciones pequeas donde la altura del canal del desbaste es pequea.

Cadena sin fin


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Figura 4.21 Tamiz curvo

Tamices en escalera: estn compuesto por un conjunto de lminas en toda la

longitud del mismo, unas mviles y otras fijas intercaladas, que se soportan

mediante un bastidor. Cuando se inicia el funcionamiento del tamiz, todas las

cuchillas mviles inician un movimiento ascendente, desplazando el manto hacia

la parte superior hasta llegar a la zona de descarga (ver esquema en la figura).

Tiene poca perdida de cargar, de 0,2 a 0,4 m, son muy eficientes. No suelen ser

frecuentes en pequeas instalaciones por su alto coste pero pueden ser una

opcin muy adecuada dada su robustez. (en la documentacin complementaria sepuede ver un video del funcionamiento de un tamiz en escalera gobernado en

funcin de la prdida de carga)


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Figura 4.22 Funcionamiento de un tamiz en escalera (Fuente: Huber)

Figura 4.23 Tamiz en escalera

Tamices helicoidales: El tamizado se realiza a travs de una placa perforada

semi-cilndrica. Los slidos separados en la zona de filtracin se transportan


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automticamente fuera del canal mediante un tornillo sin ncleo. Un cepillo en

espiral unido al extremo inferior del tornillo asegura que la malla filtrante estlimpia continuamente. Mientras son transportados por el tornillo sin ncleo los

slidos escurren por gravedad. Muchos de estos tamices estn dotados de

equipos de lavado del residuo con agua de proceso y con equipos

compactadores.

Figura 4.24 Tamices helicoidales

En las pequeas depuradoras, los tamices ms utilizados actualmente son los estticos ylos rotatorios, aunque cada vez se instalan ms los de escalera por sus buenos resultados.

La configuracin ms extendida recientemente en el canal de desbaste es la de una reja

de gruesos seguida de un tamiz. Incluso en reforma de estaciones depuradoras en

funcionamiento, cuando las rejas de finos llegan al final de su vida til, son sustituidos por un

tamiz.


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Figura 4.25 Configuracin del canal automtico del desbaste ms extendida

recientemente: reja de gruesos seguida de un tamiz

Figura 4.26 Izquierda: reja de gruesos y de finos que han llegado a su vida til.

Derecha: tamices que han sustituido a las rejas de finos


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1.4.3. Recogida y extracc in de residuos del desbaste

Para extraer los residuos generados a lo largo de los procesos de pretratamiento existen

diferentes sistemas, los ms utilizados en pequeas depuradoras son:

Cestn de residuos: en las rejas manuales los residuos arrastrados por el peine

se suelen depositar en un cestn colocado sobre el propio canal de desbaste. El

fondo del centn tiene unas perforaciones lo suficientemente pequeas para que

no caigan los residuos retirado, pero lo suficientemente grandes para permitir que

escurra el lixiviado.

Figura 4.27 Cestn de recogida de una reja manual de gruesos

Tornillo de Arqumedes: se emplea para la extraccin de las arenas o residuos del

desbaste. Consiste en un sistema de extraccin mecnica en el que un tornillo vagirando y extrayendo las arenas hacindolas subir hasta la altura deseada para

finalmente ser depositadas en un contenedor.


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Figura 4.28 Tornillos transportadores

Figura 4.29 Tornillo transportador sobre el que descarga directamente la reja de finos

Cinta transportadora: se emplea para la extraccin de las grasas o de los residuos

que se recogen de rejas o tamices (residuos de desbaste). Es una cinta en

movimiento en la que se depositan los residuos y son conducidos haca el

contenedor correspondiente.


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Figura 4.30 Cintas transportadoras

Prensas compactadotas: en grandes estaciones depuradoras, debido a la gran

cantidad de residuos generados y para minimizar el volumen y por tanto costes detransporte se recurre a prensas. En pequeas instalaciones no tienen sentido ya

que los residuos generado son pocos y no se pueden almacenar durante muchos

das por problemas de salubridad.

Figura 4.31 Prensa de residuos en una EDAR de 200.000 h-e


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1.4.4. Cantidad de residuos generados

La cantidad depende del paso de las rejas y de la contaminacin del agua bruta, segn el

CEDEX se pueden adoptar los siguientes rangos:

- Desbaste de gruesos: 2-5 dm3habitante/ao

- Desbaste de finos: 5 a 15 dm3

- Tamizado:15 a 40 dm3

Figura 4.32 Generacin de residuos en la reja tamiz de una EDAR de 900H-e: 8 bolsas

de basura a la semana

1.4.5. Diseo del canal de desbaste

Seguidamente se describen los pasos a seguir en el diseo de un canal de desbaste

1.4.5.1. Diseo de rejas

1. Se calcula la seccin del canal mediante la frmula Manning:

n

IRSQ

21

32

H =


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Para ello se ha de cumplir unas velocidades mnimas para evitar sedimentaciones: Velocidad en el canal a Qmed 0,4 m/s

Velocidad en el canal a Qmax 0,9 m/s

La realidad en las pequeas estaciones depuradoras es que aplicando esta frmula

se obtienen unos anchos muy pequeos por lo que se fija un ancho mnimo constructivo

en 30 cm. (dimetro de los colectores ms pequeos, pvc 315 mm.).

Figura 4.33 El dimetro del colector (pcv 315) ha fijado el ancho mnimo del canal de

desbaste de una EDAR de 750 h-e

2. Se calcula el ancho en la zona de rejas:

En la zona de la rejilla hay que dar un sobreancho al canal para mejorar el

funcionamiento hidrulico. La velocidad de paso y la prdida de carga producida por

las rejas son dos aspectos importantes que deben tenerse en cuenta en el diseo de

una instalacin de desbaste. Las velocidades han de cumplir que:

Vpaso (Qmed) < 1,0 m/s

Vpaso (Qmax) < 1,4 m/s


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Para el clculo del ancho del canal se recurre a la siguiente expresin dada por el

CEDEX:

Donde:

W: ancho canal en las rejas (m).

Q: caudal (m3/s)

Vc: velocidad de paso del agua entre las barras (m/s) h: nivel de aguas arriba de la reja (m)

e: ancho de barrotes (mm)

E: separacin entre barrotes (mm.)

C: coeficiente de seguridad que considera la colmatacin (1,330%

de colmatacin)

3. Se comprueba la prdida de carga sufrida en la reja:

La prdida de carga puede establecerse segn la frmula:

gKKKh

2

2

321

=

h = prdida de carga (m)

y = velocidad de paso en el canal (m/s)

g = aceleracin de la gravedad (m/s

2

)

Valores de K1 (atascamiento)

Reja limpia: K1 = 1

Reja atascada:2

1

100

=

CK

CE

eE

HV

QW

+

=

WV

Qh

c

1=


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Siendo C el porcentaje de seccin de paso que subsiste en el atascamiento mximotolerado. Este ltimo, del orden del 60 al 90% est relacionado con el tipo de reja (limpieza

manual o mecnica), con las dimensiones de las materias que se retienen y con su

naturaleza. Para evitar el arrastre de estas materias, debe limitarse la velocidad real de paso

por la reja limpia dentro de un valor comprendido entre 0,60 y 1,20 m/s.

Valores de K2 (forma de la seccin horizontal de los barrotes):

Figura 4.34 Coeficiente K2

Valores de K3 (seccin de paso entre barrotes).

s = separacin libre entre barrotes

a = anchura de barrotes

z = espesor de los barrotes

h = altura sumergida de los barrotes, vertical u oblicua

Todos estos valores deben expresarse en la misma unidad.


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+ass

+

hs

z 12

4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 245 51,5 18,2 8,25 4,0 2,0 0,97 0,42 0,13 0

0,2 230 48 17,4 7,70 3,75 1,87 0,91 0,40 0,13 0,01

0,4 221 46 16,6 7,40 3,60 1,80 0,88 0,39 0,13 0,01

0,6 199 42 15 6,60 3,20 1,60 0,80 0,36 0,13 0,01

0,8 164 34 12,2 5,50 2,70 1,34 0,66 0,31 0,12 0,02

1 149 31 11,1 5,00 2,40 1,20 0,61 0,29 0,11 0,02

1,4 137 28,4 10.3 4,60 2,25 1,15 0,58 0,28 0,11 0,03

2 134 27,4 9,90 4,40 2,20 1,13 0,58 0,28 0,12 0,04

3 132 27,5 10,0 4,50 2,24 1,17 0,61 0,31 0,15 0,05

Tabla 1: Valores del coeficiente K3

Puede determinarse igualmente, la prdida de carga producida por la rejilla, por la

frmula de KIRSCHNER:

Sengs

afh

2

23

4

=

Siendo:

h

= prdida de carga (m)a = anchura de barrotes (mm.)

s = separacin de los barrotes (mm.)

= ngulo de la rejilla con la horizontal

V = velocidad de paso (m/s)

f = coeficiente de Kirschner dependiendo de la forma de los barrotes que puede

deducirse de la figura siguiente:


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Figura 4.35 Coeficiente f de Kirschner

En esta frmula no se contempla el grado de colmatado

Las prdidas de carga admisibles pueden determinarse segn el grfico siguiente:

Figura 4.36 Prdida de carga admisible en rejas


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1.4.5.2. Diseo de tamices

Los parmetros a considerar en el diseo de una instalacin de tamizado son

bsicamente los mismos que para las rejas:

Velocidad de paso o en este caso caudal que es posible tratar con unaunidad determinada de tamiz.

Dimensiones constructivas del equipo: ancho del canal o seccin de lastuberas influentes y efluentes.

Prdida de carga.

No existen frmulas generales para el clculo de estos parmetros debido a la

enorme diversidad de equipos existentes en el mercado. En cada caso particular el

proyectista deber dirigirse a los fabricantes e indagar, sobre catlogos concretos, qu

equipo se adopta mejor a sus necesidades.

1.4.5.3. La prctica en el diseo de pequeas instalaciones.

En la prctica, en pequeas instalaciones si se sigue el proceso descrito anteriormente se

puede llegar a dimensiones difciles de ejecutar, por ello la secuencia a seguir en el diseo

de un canal de desbaste es la siguiente:

Llamada a fabricantes para la comprobacin

Se comprueba que con el ancho del canal, el equipo dedesbaste tiene suficiente capacidad y no genera una

prdida de carga excesiva

El ancho mnimo del canal por proceso constructivo: 30 cm.


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Un ltimo aspecto a tener en cuenta el diseo de los canales de desbaste es la pendiente

del canal. En la teora sera la pendiente obtenida del clculo de su capacidad (del calculo elancho, paso 1). En la prctica, la pendiente ser casi horizontal, por razones constructivas y

a antes de las rejas se ejecutar una cada (escaln) igual a la prdida de carga del equipo/s

de desbaste ms la pendiente necesaria en el propio canal.

Figura 4.37 Detalle de la ejecucin del canal de desbaste con una reja tamiz ( en este

caso no hay reja de gruesos porque el agua llega de una estacin de bombeo donde

se instal una desbaste previo a las bombas centrfugas)

Por ltimo, se ha de indica que podemos encontrar en el mercado canales de desbaste

prefabricado en PRFV, como el que se ve en la figura de la pgina siguiente:

0,

20Pte.


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Figura 4.38 Canal de desbaste prefabricado en PRFV

1.4.6. Operacin del canal de desbaste.

Seguidamente se dan las nociones para una correcta operacin de las distintas unidades

que configuran un canal de desbaste:


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1.4.6.1. Rejillas de barrotes de limpieza manual

Este tipo de rejillas de limpieza manual requieren una atencin frecuente. Cuando los

desperdicios se acumulan en la rejilla bloquean el canal haciendo que las aguas residuales

salgan por el aliviadero o retrocedan al colector. Si no se efectan limpiezas frecuentes, en

el momento en el que se realicen, puede generar una avalancha repentina de aguas

residuales spticas. Esto originar una carga de choque en la instalacin que se puede

traducir en un efluente de baja calidad. La frecuencia de limpieza debe ser como mnimo de

dos veces al da, pero ser la experiencia en explotacin la que la fije. Se ha de resaltar que

en periodos de lluvia la frecuencia debe ser mayor dado que los colectores traern un mayorvolumen de residuos.

Figura 4.39 Excesiva acumulacin de residuos

La limpieza debe realizarse con un rastrillo de pas que encaja entre los barrotes. Los

residuos retirados se depositarn en un contenedor o cesta sin dejar que se acumulen.

Precauciones: Se debe tener extrema precaucin al rastrillar la rejilla, ya que el apoyo de

los pies puede presentar dificultades debido al agua y la grasa, a la falta de espacio al

colocarse, a la situacin del recipiente para la basura, etc. Debe pues, examinarse esta zona

cuidadosamente para descubrir los riesgos y tomar las medidas correctoras pertinentes. Un

buen cuidado de la instalacin, unas barandillas de proteccin, un colgador u otro soporte


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para el rastrillo, una colocacin adecuada de los pies, etc. reducir, en gran medida, la

posibilidad de accidentes.

1.4.6.2. Rejillas con limpieza mecanizada.

Las rejillas con limpieza mecanizada eliminan el problema de la subida del nivel del agua

residual y reducen, en gran medida, el tiempo necesario para el cuidado de esta parte de la

instalacin. Se utilizan diversos mecanismos, el ms habitual consiste en unos rastrillos

mviles que sacan la basura del canal y la depositan en tolvas u otros recipientes. Hay que

conservar estos equipos bien lubricados y ajustados, y seguir cuidadosamente lasinstrucciones del fabricante. Unos minutos dedicados a los procesos de mantenimiento

pueden ahorrar horas o das de problemas en la instalacin, y ayuda a mantener la

depuradora funcionando eficazmente.

El ciclo de limpieza se suele temporizar. Los mecanismos de automatizacin se pueden

basar en relojes o temporizadores, estableciendo el ritmo de limpieza a partir del

ensuciamiento medio y la experiencia, o mediante sistemas basados en la prdida de carga

que se produce al atascarse la rejilla. Esta prdida de carga queda reflejada en la variacin

de niveles entre las caras anterior y posterior. Sondas detectoras de nivel aguas arriba

mandan una orden de limpieza en el momento en el que la diferencia de nivel supera un

cierto valor. Se suelen complementar los dos sistemas.

Figura 4.40 Sonda de nivel aguas arriba que controla el funcionamiento de un tamiz

deslizante.


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Se ha de procurar que las rejas no funcionen sin residuos retenidos, pero tampoco es

conveniente que estn sin funcionar largos periodos de tiempo debido a la carga dechoque, que se coment en las rejas de limpieza manual.

A veces quedan retenidos residuos que no se pueden extraer del equipo, por lo tanto, se

deben hacer comprobaciones peridicas con objeto de retirar estos materiales

manualmente. Asimismo, se seguirn las recomendaciones de mantenimiento indicadas por

el fabricante.

Precauciones: Siempre, antes de cualquier operacin se debe desconectar el equipo.

Nunca se acerque a realizar una operacin de mantenimiento mientras el equipo est

funcionando. Hay que prestar especial atencin a los equipos de marcha lenta, puesto

que son especialmente peligrosos, aunque no lo parezcan por la lentitud de su

movimiento.

Figura 4.41 Seta de emergencia para parar el equipo ante situaciones de peligro

El material retirado de las rejillas resulta muy desagradable y es poco salubre,

produce malos olores y atrae a roedores y moscas, por lo que se depositar en


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contenedores situados en la zona de desbaste que sern retirados por un gestor autorizado

de residuos

1.4.6.3. Tamices estticos.

Estos tamices no tienen ningn componente electromecnico, lo que hace que la

operacin y mantenimiento se limite a comprobar peridicamente el correcto estado de la

estructura del equipo y a la limpieza peridica de la malla que retiene los residuos con agua

a presin y un cepillo de cerdas rgidas. En ocasiones se puede formar una pelcula de

grasa que colmata el tamiz, en esos casos hay que recurrir a productos que no sean txicospara los procesos biolgicos.

Precauciones: Hay que prevenir los resbalones, y los golpes en la espalda.

1.4.6.4. Tamices rotatorios y deslizantes

Al igual que las rejas, hay que conservar estos equipos bien lubricados y ajustados y

seguir con cuidado las instrucciones del fabricante. A veces quedan retenidos residuos que

no se pueden extraer del equipo. Se deben hacer comprobaciones peridicas con objeto de

retirar estos materiales manualmente. Asimismo, se seguirn las recomendaciones de

mantenimiento indicadas por el fabricante.

La frecuencia de funcionamiento de los tamices deslizantes est controlada de la misma

manera que la explicada en las rejillas de limpieza mecanizada, es decir, bien por nivel de

agua o por tiempo. En el caso de los tamices rotatorios, stos siempre estn controlados por

nivel. En el caso de ser alimentados por un bombeo, algo muy frecuente, funcionarn de

forma simultnea con las bombas.


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Dado que la luz de paso de los tamices es muy pequea es posible que se lleguen a

obstruir, por lo que es recomendable realizar limpiezas peridicas con agua a presin y uncepillo de cerdas rgidas.

Precauciones: Siempre, antes de cualquier operacin, se debe desconectar el equipo.

Nunca se acerque a realizar una operacin de mantenimiento mientras el equipo este

funcionando.

Como en el apartado anterior, cabe destacar que el material retirado de los tamices

resulta muy desagradable y poco saludable, produce malos olores y atrae a roedores y

moscas, por lo que se depositarn en contenedores situados en la zona de desbaste quesern retirados por un gestor de residuos.

1.4.6.5. Elementos de transporte de residuos.

En caso de que las rejas o los tamices no descarguen los residuos retenidos

directamente en un contenedor, se ha de recurrir a tornillos o cintas.

En el caso de los tornillos, su funcionamiento deber estar enclavado al de la reja o tamiz

del que recoja los residuos, por lo que ajustando el funcionamiento de stas ltimas ser

suficiente. Para su mantenimiento se seguirn las recomendaciones del fabricante.

En el caso de las cintas transportadoras, al igual que los tornillos su funcionamiento est

enclavado a la reja o tamiz del que recoja los residuos. El mantenimiento ser el

recomendado por el fabricante. Una parte delicada de estos equipos son los rodamientos,

por lo que se recomienda hacer un seguimiento peridico de su estado. Se han de retirar

diariamente los residuos que queden retenidos en ellas.

Precauciones: Hay que prevenir los resbalones, golpes en la espalda y atrapamientos

en la cinta o el tornillo


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1.5. Desarenado

Tiene por misin la eliminacin de arenas, partculas slidas y de otras sustancias

presentes en el agua pesadas de tamao superior a 0,2 mm. que sedimenten en canales y

conducciones y para proteger a los equipos electromecnicos de la abrasin. Adems de

permitir la sedimentacin de las arenas, realiza una funcin de barrido, limpiando parte de la

materia orgnica sedimentada con la arena a la que estaba adherida.

En pequeas edar NOson necesarios cuando:

Las redes son estrictamente separativas. Siendo la red unitaria, hay poca presencia de arenas en el agua bruta y en el

canal de desbaste existe un tamizado de menos de 2 mm. o el tratamiento

primario est preparado para ello.

Por el contrario, en pequeas edar Sson necesarios cuando:

Las redes de saneamiento son unitarias.

O cuando las redes separativas estn en mal estado.

1.5.1. Clasificacin de los desarenadores

Existen distintos tipos de desarenadores, siendo los ms frecuentes en las pequeas

EDARs los siguientes:

Desarenadores estticos de flujo horizontal: Los desarenadores de flujo

horizontal consisten en canales en los cuales la arena se acumula en un

sobrefondo. Las condiciones de diseo del desarenador se deben cumplir en la

parte superior.

El rendimiento del desarenador va a ser funcin directa de la velocidad del

flujo a travs del canal. En una EDAR los caudales que se tratan oscilan


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enormemente, por lo que las velocidades en el canal tambin oscilarn. En los

desarenadotes de flujo horizontal se diferencia entre los de flujo variable yaqullos en los que mediante determinados mecanismos se consigue un flujo

constante:

o De flujo variable: En este tipo de desarenadotes se permite la variacin

de la velocidad. Se disean para un caudal mximo y cuando trabajan

con caudales medios o mnimos se tiene la seguridad de que su

rendimiento es mayor. Se utilizan en pequeas instalaciones de

depuracin. La arena se extrae manualmente de un canal longitudinal

con una capacidad de almacenamiento de 4 a 5 das.

Figura 4.42 Desarenador esttico de flujo variable.

o De flujo constante: este tipo de desarenadores necesitan ir equipadoscon vertederos o secciones de control que aseguren la misma

velocidad ante cualquier caudal. Una variacin de caudal se refleja con

un incremento de nivel. Se recurre a secciones de control con formas

especiales o a secciones del tanque con forma parablica. En el caso

de pequeas poblaciones, se ha observado que los canales


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desarenadores de tipo constante no suelen funcionar correctamente,

debido a que los bajos caudales y su variabilidad impiden manteneruna velocidad de paso de 0,3 m/s de forma constante, acumulndose

arenas con alto contenido en materia orgnica.

Figura 4.43 Desarenador esttico de flujo constante.

Desarenadores estticos troncocnicos:son depsitos de forma troncocnica

en las que se genera un flujo tranquilo que permita sedimentar las arenas en el

fondo.

Figura 4.44 Limpieza de un desarenador troncocnico


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Desarenadores aireados: se introduce aire para favorecer la separacin de las

arenas de otros contaminantes. Al airear de este modo, se oxigena asimismo unagua residual que puede estar en condiciones spticas, ayudando a evitar olores

y colaborando con el proceso de tratamiento biolgico. No son habituales en

pequeas instalaciones.

Figura 4.45 Esquema conceptual del desarenador aireado (Universidad de Cantabria)

Figura 4.46 Desarenador aireado.

1.5.2. Extraccin y concentrado de arenas

Las arenas deben extraerse lo antes posible en el proceso de tratamiento ya que es

abrasiva y desgastara rpidamente las bombas y dems equipos. Seguidamente se hace


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un repaso de las distintas alternativas existentes para extraer las arenas retenidas en un

desarenador. Con bomba centrfuga sumergible: El accionamiento puede ser manual o

temporizado. La frecuencia la marcar la experiencia en la propia EDAR.

Figura 4.47 Desarenador esttico de forma troncocnica en la que la extraccin se

realiza mediante bomba centrfuga sumergible

Bombas especiales de arena: eje prolongado, autoaspirantes

Figura 4.48 Bomba de eje prolongado especfica para arenas en un desarenador

troncocnico aireado


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Bomba de aire (Airlift )

Figura 4.49 Extraccin de arenas en un desarenador troncocnico aireado

Tornillo, directamente del desarenador

Un prctica muy til y que simplifica los pretratamientos es extraer la arena

directamente con un tornillo de Arqumedes de esta manera nos ahorramos elconcentrado y lavado de arenas posterior.

Figura 4.50 Extraccin directa de las arenas con un tornillo


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En algunas depuradoras, sobretodo las de mayor tamao, las arenas una vez extradas

son sometidas a una etapa de concentrado para eliminar la mayor parte del agua presente yreducir as los costes de transporte y gestin de los residuos. Para ello, la arena extrada por

alguno de los medios anteriormente expuestos se puede enviar a los elementos que se ven

en la siguiente figura:

Figura 4.51 Distintas maneras de concentrar las arenas extradas

Figura 4.52 Esquema de lavador-concentrador de arenas mediante tornillo sin fin.

un contenedor filtrante

un clasificador de tornillo

clasificador manual

una era de secado.


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Figura 4.53 Foto y esquema de lavador-concentrador de arenas mediante rasqueta

oscilante o de vaivn.

Segn datos empricos los volmenes de arenas extrado pueden ser de 10-170 l/m3pero

para calcular con desconocimiento de datos reales se suele tomar 50l/m3de agua residual.

1.5.3. Diseo de desarenadores

Los parmetros habituales de diseo de desarenadotes son los siguientes:

ParmetroDesarenado

estticoDesarenador aireado

Carga hidrulica m3/m2/h

Qmax70 70

Velocidad horizontal (m/s) 0,3 0,15

Tiempo de retencin Qmax

(min.)1-2 2-5

Anchura >0,3 >0,5

Longitud/anchura - 3:1 5:1, Valor tpico 4:1

Profundidad (m) 0,25-0,50 >2

Suministro de aire (Nm3/min.

por m de canal)0,2-0,6, Valor tpico 0,5


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En pequeas estaciones depuradoras NO son de aplicacin los mtodos empleados en

grandes instalaciones adems de no ser recomendable disear desarenadotesindependiente aireados por la complejidad en la explotacin. En caso de optar por ejecutar

un desarenar independiente se suele recurrir a desarenador esttico de flujo horizontal. En

la prctica, el diseo se realizara teniendo presente los siguientes pasos:

1) Se fija un ancho y un calado mnimo en funcin de equipos y operacin de

extraccin.

2) Se comprueba que se cumple con la carga hidrulica establecida en la tabla

anterior.3) Se calcula el largo mnimo para cumplir con la carga hidrulica mxima y la

velocidad horizontal.

No es recomendable que los tiempos de retencin sea muy elevados ya que entonces se

depositaria materia orgnica que complicara la gestin de las arenas retenidas.

En la siguiente tabla se hacen los clculo tericos (en las columnas sin sombreado) y el

diseo coherente y prctico (en las columnas sombreadas de color azul claro)


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Poblacin (hab.) 250 250 500 500 750 750 1000 1000Dotacin (l/hab d) descontadas

perd. 200 200 200 200 200 200 200 200

Caudal medio (m3/da) 50 50 100 100 150 150 200 200

Caudal medio horario (m3/h) 2,08 2,08 4,17 4,17 6,25 6,25 8,33 8,33

Cp 3,5 3,5 3 3 3 3 3 3

Caudal punta (m3/h) 7,29 7,29 12,50 12,50 18,75 18,75 25,00 25,00

Caudal min 0,63 0,63 1,25 1,25 1,88 1,88 2,50 2,50

Ch (m3/m2h) 70 70 70 70 70 70 70 70

Superficie mnima (m2) 0,10 0,10 0,18 0,18 0,27 0,27 0,36 0,36

Ancho adoptado 0,027 0,3 0,038 0,3 0,057 0,3 0,077 0,3

Calado adoptado 0,25 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

Velocidad h. Qmax (m/s)0,3001 0,0225 0,3046 0,0386 0,3046 0,0579 0,3006 0,0772

Velocidad h. Qmed (m/s)0,0857 0,0064 0,1015 0,0129 0,1015 0,0193 0,1002 0,0257

Velocidad h. Qmin (m/s)0,0257 0,0019 0,0305 0,0039 0,0305 0,0058 0,0301 0,0077

Tiempo sedimentacin H/h/Vs

(min)0,2143 0,2571 0,2571 0,2571 0,2571 0,2571 0,2571 0,2571

Largo minimo por Vs3,8580 0,3472 4,6992 0,5952 4,6992 0,8929 4,6382 1,1905

Largo mnimo por Ch3,86 0,35 4,70 0,60 4,70 0,89 4,64 1,19

Largo adoptado4,50 1,00 4,70 1,00 4,70 1,00 4,70 1,20

Tr Qmax (min)0,2 0,7 0,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3

Tabla 2: Ejemplo de clculo razonado de un desarenador esttico de flujo horizontal (se

aporta en la documentacin adjunta como documento editable, ampliado a 2.000 h-e).

En la siguiente tabla se proponen las dimensiones para un desarenador esttico de flujo

horizontal en funcin del tamao de la instalacin:


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Poblacin 750 1000 1250 1500 1750 2000

Ancho (m) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

Alto (m) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

Largo (m) 1 1,2 1,3 1,5 1,8 2,0

Tabla 3: dimensiones para un desarenador esttico de flujo horizontal variable

1.5.4. Operacin del desarenado

Se tratarn los distintos tipos de desarenadores estticos, en funcin del tipo de

extraccin de arenas, as como los desarenadotes aireados.

1.5.4.1. Desarenador esttico: canales desarenadores.

En estos desarenadores no hay equipos electromecnicos a los que realizar

mantenimiento. Constan de dos canales que funcionan alternativamente, de manera que la

operacin de mantenimiento se reduce al cambiar el canal al que le entra el agua

aproximadamente con una frecuencia de una semana, siendo la experiencia en la

explotacin de cada depuradora la que lo marque. As que, mientras que a un canal le entra

agua, al otro no le entrar para poder as retirar las arenas mediante palas de mano o

diversos tipos de recogedores y transportadores.


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Figura 4.54 Retirada manual de arenas.

Precauciones: Hay que prevenir los resbalones y los golpes en la espalda.

1.5.4.2. Desarenador esttico troncocnico: extraccin con bombas.

En estos desarenadores las bombas ubicadas en el fondo extraen las arenas junto con

agua, por lo que habitualmente las bombean a un clasificador de arenas o a un contenedor

permeable para que las arenas se sequen. As pues, se ha de proceder al mantenimiento

que se indique por el fabricante de las bombas.

Por otro lado, hay que controlar la frecuencia de funcionamiento de la bomba.

Normalmente el funcionamiento de estas bombas est controlado por un rel temporizador.La bomba no ha de funcionar durante un tiempo prolongado ya que bombeara slo agua, ni

tampoco puede permanecer largos periodos de tiempo (ms de 12 horas) sin funcionar

porque la acumulacin de arena sobre la misma puede provocar una avera cuando esta se

ponga en marcha.


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Por todo ello, la temporizacin depender de la cantidad de arenas que llegue a cada

depuradora. Una temporizacin con la que se puede empezar es de 5 minutos cada 2 horas.Si se observa que se bombea mucha arena ser recomendable aumentar el tiempo de

funcionamiento o reducir el tiempo de parada. Si por el contrario lo que se bombea es agua

turbia, pero con pocas arenas, habr que aumentar el tiempo de parada. Y as

sucesivamente hasta encontrar la temporizacin adecuada para cada depuradora.

Figura 4.55 Bomba de extraccin de arenas de un desarenador esttico.


elctricos.

1.5.4.3. Desarenador esttico: extraccin con tornillo.

En estos desarenadores el tornillo toma las arenas del fondo del desarenador o del

clasificador de arenas y las conduce, con poco agua, hasta un contenedor. Se ha de

proceder al mantenimiento que recomienda el fabricante del tornillo.


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Por otro lado, el aspecto que hay que controlar es la frecuencia de funcionamiento del

tornillo. Normalmente el funcionamiento de los tornillos est controlado por un reltemporizador. El tornillo no ha de funcionar excesivamente porque se consumira un exceso

de energa innecesario, ni tampoco puede permanecer largos periodos de tiempo sin

funcionar porque el exceso de acumulacin de arena puede hacer que, o bien, el tornillo

sufra un desgaste anormal, o bien, que el motor del tornillo se avere al forzarse.

Figura 4.56 Tornillo de extraccin de de arenas en un desarenador esttico, antes de

su montaje.

Por todo ello, la temporizacin depender de la cantidad de arenas que llegue a cada

depuradora. Una temporizacin con la que se puede empezar es de 5 minutos cada hora. Si

se observa que el tornillo no para de sacar arenas ser recomendable aumentar el tiempo

de funcionamiento o reducir el tiempo de parada. Si por el contrario, el tornillo deja de sacar

arenas antes de que se pare, habr que aumentar el tiempo de parada o reducir el tiempo

de funcionamiento. Y as sucesivamente hasta encontrar la temporizacin adecuada para

cada depuradora.


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Precauciones: Hay que prevenir los resbalones, golpes en la espalda, atropamientos

en el tornillo y contactos elctricos.

1.5.4.4. Desarenador aireado.

En estos desarenadores, se ha de incidir tanto en los medios de extraccin de arenas, en

la mayora de los casos bombas o tornillos, como en el sistema de aireacin.

En el caso de los tornillos y bombas se utilizar la informacin aportada anteriormentepara los dos tipos de desarenadores anteriores y las recomendaciones de mantenimiento

del fabricante.

En cuanto al sistema de aireacin, tanto si es por soplantes que alimentan a los difusores

sumergidos en el desarenador, como si son aireadores sumergidos, han de funcionar las 24

horas. Para que no sufran un desgaste prematuro y de cara a tener una cierta fiabilidad,

suele haber dos equipos por desarenador de manera que uno siempre est de reserva. Para

que no est siempre funcionando el mismo y que el equipo de reserva pase largos periodos

de tiempo sin funcionar, se recomienda alternarlos (una frecuencia media de alternancia

puede ser de una semana).

Diariamente hay que observar que la aireacin es homognea en todo el desarenador.

Zonas sin airear o zonas excesivamente aireadas nos indican que el equipo de aireacin no

funciona correctamente, ya sea porque los difusores estn rotos, el aireador sumergido est

obstruido, etc.

Es importante estar atentos a cualquier ruido o vibracin que puedan indicarnos una

posible avera y posibles calentamientos de la soplante y del sistema de aireacin.

En el caso de que la airacin se efecte con aireadores sumergidos, stos han de ser

extrados para su limpieza tal y como se muestra en las siguientes imgenes:


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Figura 4.57 Limpieza de aireador atrancado y limpiado


elctricos.

1.6. Desengrasador.

No siempre es necesario el desengrasador en una EDARs. Su objetivo es eliminar los

distintos tipos de grasas, aceites y espumas presentes en el agua residual, as como

elementos flotantes, que podran perturbar procesos posteriores. En ocasiones puede estar

junto con el desarenador.

En pequeas edar NOson necesarios cuando:

El agua bruta no tenga un alto contenido en aceites y grasas.

Exista un tratamiento primario preparado para retener las grasas y aceites, como

puede ser un decantador-digestor o un tanque Imhoff.

Por el contrario, en pequeas edar Sson necesarios cuando:

El agua bruta tenga un alto contenido en aceites y grasas (restaurantes), aunque

tengan un tratamiento primario.


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1.6.1. Clasificacin de los desengrasadores

Existen distintos tipos de desengrasadores, siendo los ms frecuentes en las pequeas

EDARs los siguientes:

Desengrasadores estticos: consistentes en depsitos donde se produce un

remanso del agua y en los

tema 4_pretratamiento y tratamiento primario

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