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20 may 2016

EDAR, EL FINAL DEL RECORRIDO DEL AGUA [PARTE 3]

“Queda prohibido con carácter general el vertido directo o indirecto de aguas y productos residuales susceptibles de contaminar las aguas continentales o cualquier otro elemento del dominio público hidráulico, salvo que se cuente con la previa autorización.” (Real Decreto 1290/2012, Artículo primero, treinta y dos, apartado 2). Para poder ajustarse al cumplimiento de la ley de vertidos de agua en España, los diferentes municipios cuentan con Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) con el fin de reducir los parámetros contaminantes para su posterior vertido (o reutilización).

EDAR, Llança (Girona)

EDAR, Llança (Girona)

En post anteriores del blog hablamos sobre los tipos de aguas, sus características (ver aquí artículo 1) y del primer proceso que sufre el agua contaminada en la EDAR (ver aquí artículo 2).

Siguiendo en la línea de aguas, tras el pretratamiento, nos encontramos con el tratamiento primario. Con el pretratamiento se persigue la separación de los sólidos del agua. Recordemos los pretratamientos y partículas eliminadas:

  • Pozo de gruesos: cuerpos flotantes
  • Desbaste o cribado: partículas discretas
  • Desarenado: sólidos sedimentables inorgánicos
  • Desengrasado: aceites, grases y espumas
  • Coagulación-floculación: sólidos no sedimentables inorgánicos

El tratamiento primario va un paso más allá en la eliminación de sólidos. Trata de eliminar los sólidos de muy pequeño tamaño de naturaleza orgánica. El tratamiento por excelencia del tratamiento primario es la decantación primaria. En esta fase del proceso, se abre una nueva línea de tratamiento, y es que la decantación deja como residuo una significante cantidad de sólidos, los fangos, cuyo tratamiento también veremos en este artículo.

Tratamiento primario

IMAGEN1

 

La decantación primaria es un proceso físico que separa del agua las sustancias que sedimentan o decantan a bajas velocidades de sedimentación (1 – 2 m/s), lo que requiere un decantador de gran tamaño debido a los altos tiempos de residencia del agua. Se puede llegar a conseguir rendimientos del 90 – 95 % en sólidos sedimentables, 50 – 60 % en suspendidos y 25 – 40 % en DBO (del contenido de los sólidos eliminados, no de la DBO en disolución).

El funcionamiento es muy sencillo. Consiste en retener el agua en una balsa para que decanten los sólidos sedimentables y separarlos en forma de fango. A medida que las partículas sedimentan, pueden chocar con otras partículas que se encuentren en el camino de manera que ambas se agregan (floculan) generando una nueva partícula de mayor tamaño y aumentando su velocidad de sedimentación. Los factores que facilitan y mejoran la eficiencia del proceso son:

  • Velocidad ascensional o carga superficial baja (caudal dividido la superficie del decantador)
  • Tiempo de retención alto (volumen del decantado dividido el caudal)
  • Volúmenes, peso específico y concentración de partículas altos
  • Temperaturas moderadamente altas para disminuir la densidad del líquido
  • Adición de sustancias floculantes

Los decantadores más habituales son los circulares (donde el agua ingresa por el centro) y mecanizados (con arrastre de fangos). Aunque poco usuales, también existen los decantadores rectangulares que introducen el agua por un extremo mediante un vertedero con un deflector frontal, y los decantadores estáticos que no poseen arrastre de fangos y que requieren una pendiente mínima de 45º en el fondo lo que los hace más pequeños.

En los decantadores circulares el agua entra a través de ranuras en la columna central para facilitar el paso de partículas flotantes. La salida de agua (efluente) se consigue mediante un vertedero generalmente en diente de sierra.

Los decantadores mecanizados poseen un puente radial que gira alrededor del eje central que van barriendo los fangos arrastrándolos hasta un pozo central desde donde son extraídos por una tubería. Además, se puede diseñar un mecanismo de arrastre de flotantes que los conduce hasta una arqueta interior del decantador desde la que salen por gravedad al exterior.

EDAR, croquis de decantador

EDAR, croquis de decantador

En cuanto al diseño y cálculo de los decantadores primarios es necesario tener en cuenta unos cuantos conceptos. Los materiales habituales en los decantadores de EDAR son:

  • Hormigón: balsa y columna central
  • Acero: puente fijo, mecanismos de barrido y tuberías
  • Aluminio: vertedero y deflectores

Los parámetros de diseño son:

  • Tiempos de retención: entre 1 y 2 h
  • Carga superficial: 2 a 3 m3 m-2 · h-1
  • Caudal de tratamiento: menor a 0,25 m3 s-1
  • Profundidad del decantador: entre 2,5 y 4 m
  • Relación diámetro / profundidad: entre 5 y 16
  • Diámetro de la campana central: entre 15 y 20 % del diámetro del decantador

Como ya se ha contado, del proceso de decantación primaria se extraen dos fases: una líquida que será conducida al tratamiento secundario o biológico (que veremos en el próximo post) y una sólida, los lodos o fangos cuyo tratamiento veremos a continuación.

Tratamiento de fangos

No sólo en el tratamiento primario se generan fangos (fangos primarios), también se generan en el tratamiento secundario (fangos secundarios). Aunque tienen características algo diferentes se suelen mezclar para tratarlos de manera conjunta (fangos mixtos). Sufren tres etapas principalmente, aunque a veces es habitual un acondicionamiento previo:

  • Acondicionamiento: en esta etapa se alteran las características de la suspensión para favorecer su floculación añadiendo floculantes principalmente FeCl3, que aumenta la eficacia de los tratamientos posteriores.
  • Espesado: consiste en una sedimentación natural (espesamiento por gravedad) o en la concentración del fango mediante burbujas de aire que lo arrastra a la superficie (espesamiento por flotación). El objetivo del espesado es la de eliminar agua de la suspensión, aumentando la concentración de sólidos lo que reduce su volumen y facilita su manejo y tratamiento.
  • Digestión: se lleva a cabo para estabilizar el fango, es decir, interrumpir su proceso de descomposición y evitar la proliferación de microorganismos. La digestión puede ser aerobia (con aire) o anaerobia (sin aire).

          La primera, la aerobia consiste en la aireación del fango lo que consigue la eliminación de materias volátiles y la descomposición de sólidos, obteniendo un residuo inerte y sin olor. Este tipo de digestión se caracteriza por la alta reducción de DBO, generación de productos con alto poder fertilizantes y la sencillez de operación y mantenimiento.

         Por el contrario la digestión anaerobia requiere mayor coste de inversión puesto que necesita de digestores herméticos, aunque posee la gran ventaja de que el producto que genera es biogás que puede ser aprovechado en una planta de cogeneración térmico-eléctrica. Ésta es el tipo de digestión más usual. Se lleva a cabo en dos fases:

  • Fase ácida (pH de 7,0 a 5,5) mediante bacterias anaerobias facultativas y estrictas que transforman la materia orgánica en ácidos orgánicos, aldehídos, alcoholes, CO2 e hidrógeno.
  • Fase alcalina (pH de 5,5 a 7,4) mediante bacterias metanogénicas, anaerobias estrictas que transforman los productos de la fase ácida en CH4 y CO2 (biogás) y otros gases.
  • Deshidratación o secado: consiste en la eliminación del exceso de agua y se puede llevar a cabo mediante diversas técnicas, como por ejemplo, lechos de secado, centrífugas o evaporación en climas muy cálidos. Sin embargo, el más común son los filtros de prensa y de banda que presionan los lodos a través de telas porosas que permiten la salida del agua, dando lugar a unas “tortas” de lodos deshidratados. Con este proceso se consigue al igual que con el espesado, un aumento en la concentración de sólidos, mejorando la textura de los fangos y facilitando su transporte.

Los lodos obtenidos tras el tratamiento pueden ser aprovechados en diversos fines, aunque su utilización requiere un estudio preliminar para determinar la toxicidad y la patogenicidad de los lodos. Los usos más habituales de los fangos tratados son el compostaje con fines agrícolas y el acondicionamiento de suelos para agricultura, reforestación y recuperación de áreas degradadas debido a su alto contenido en nutrientes.

Autora: María Castro Alférez

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