MILITAMICE

OPS/CEPIS/PUB/00.55
Original: portugués
CENTRO PANAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA
Y CIENCIAS DEL AMBIENTE
(CEPIS)
MILITAMICES
Como Sistema de Pre-tratamiento
por
Edmundo García Agudo
CETESB
Russell G. Ludwig
ENCIBRA
Febrero 1992
Reimpresión: noviembre 2000
Editor: Ing. Henry J. Salas
Asesor en Evaluación de Impacto Ambiental y Salud
CEPIS
DIVISIÓN DE SALUD Y AMBIENTE
ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD
OFICINA SANITARIA PANAMERICANA, OFICINA REGIONAL DE LA
ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD
TABLA DE CONTENIDO
Página
Reconocimiento ...................................................................................................................................
1. Sustancias Flotantes en Aguas Residuales – Significado y Remoción ..............................................
1
2. Introducción ...........................................................................................................................................
2
3. Tipo de Tamices ...................................................................................................................................
2
3.1 Tamices en Forma de Discos........................................................................................................
2
3.2 Tamices Rotativos de Bandejas....................................................................................................
3
3.3 Tamices Rotativos Cilíndricos........................................................................................................
3
4. Descripción de Sistemas de Pre-tratamiento de Aguas Negras Domésticas por Militamices ............
9
4.1 Introducción ...................................................................................................................................
9
4.2 Planta de Tratamiento por Tamices Rotativos de Hutt Valley – Nueva Zelandia ........................
10
4.3 Planta de Pre-acondicionamiento de Aguas Residuales de Santos/San Vicente – Brasil ..........
14
5. Procedimiento de Operación y Mantenimiento ....................................................................................
19
5.1 Introducción ...................................................................................................................................
19
5.2 Operación y Mantenimiento en la Planta de Pre-acondicionamiento de Santos / San Vicente...
19
6. Pruebas de Eficiencia de Remoción en Sistemas de Militamices .......................................................
22
6.1 Introducción ...................................................................................................................................
22
6.2 Eficiencia de los Tamices “Contra-Shear” en Hutt Valley .............................................................
22
6.3 Eficiencia de los Tamices Rotostrainer, en Santos/San Vicente – Brasil .....................................
24
7. Control de Olores en las Plantas de Pre-acondicionamiento de Aguas Residuales ...........................
28
8. Procedimientos para la Disposición de los Materiales Removidos en los Militamices .......................
30
9. Referencias Bibliográficas ....................................................................................................................
33
RELACIÓN DE FIGURAS
Página
Figura 1
Tamices de Disco....................................................................................................................
4
Figura 2
Tamiz Rotativo de Bandeja.....................................................................................................
4
Figura 3
Tamiz Cilíndrico de Paso Simple............................................................................................
4
Figura 4
Tamiz Cilíndrico de Paso Doble..............................................................................................
4
Figura 5a
Corte de un Tamiz "ROTOPLAN" Instalado en Posición Vertical..........................................
7
Figura 5b
Vista en Plano de un Tamiz "ROTOPLAN" Vertical................................................................
7
Figura 6a
Corte de un tamiz "ROTOPLAN" Horizontal...........................................................................
8
Figura 6b
Vista en Plano de un Tamiz "ROTOPLAN" Horizontal...........................................................
8
Figura 7
Planta de Militamiz...................................................................................................................
11
Figura 8
Corte Transversal Esquemático de un Militamiz CONTRA-SHEAR
en Operación...........................................................................................................................
13
Corte longitudinal de un Militamiz CONTRA-SHEAR
en Operación............................................................................................................................
13
Figura 10
Planta de Pre-acondicionamiento de Santos..........................................................................
16
Figura 11
Corte Longitudinal de la Estación de Pre-acondicionamiento de Santos...............................
17
Figura 12
Planta de Santos Estación de Pre-acondicionamiento (Unidad de Militamices)...................
18
Figura 9
RELACIÓN DE TABLAS
Tabla 1
Algunos Modelos de Militamizadores Disponibles en el Mercado..........................................
5
Tabla 2
Capacidades Hidráulicas de los Tamices de HYCOR en l/s para diferentes
aberturas de mallas, en mm....................................................................................................
9
Tabla 3
Composición de las Aguas Residuales Crudas (Hutt Valley).................................................
23
Tabla 4
Composición de las Aguas Residuales Tamizadas (Hutt Valley)...........................................
23
Tabla 5
Eficiencias de Remoción de los Tamices "CONTRA-SHEAR" (Hutt Valley).........................
24
Tabla 6
Características de las Aguas Residuales de Santos..............................................................
25
Tabla 7
Composición Promedio de las Aguas Residuales
en las Dos Campañas de Medición........................................................................................
27
Eficiencia de Remoción de los Militamices ROTOSTRAINER
en Santos/San Vicente (Abertura de 1,5 mm)........................................................................
27
Tabla 8
Reconocimiento¡Error!Marcador no definido.
Este manual fue elaborado por el Dr. Edmundo García Agudo, de CETESB, Sao Paulo, Brasil, con
la colaboración del personal de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de SABESP, en Santos,
Brasil y por el Ing. Russell Ludwig, Consultor de OPS, autor de la Sección I, quien suministró valiosas
informaciones que auxiliaron la elaboración del manual.
La traducción inicial de este documento, del portugués al español, fue efectuada por la Sra. María
Perea de Gutiérrez.
MILITAMICES
1. SUSTANCIAS FLOTANTES EN AGUAS RESIDUALES - SIGNIFICADO Y REMOCIÓN
La importancia del material flotante y las grasas que forman manchas, como parámetros para la
planificación y diseño de los sistemas de disposición marina, tuvo su origen con el documento "Scientific
Parameters of Marine Waste Discharge" de H. Ludwig y B. Onodera, (1962) presentado en el "First
Biennial International Conference on Water Pollution Research", celebrado en Londres.
Desafortunadamente, se han efectuado relativamente pocas investigaciones sobre el tema de
materiales flotantes y su remoción de aguas negras.
Tradicionalmente en los EE.UU., tales materiales han sido incluidos en la porción de las
remociones que ocurren en la planta de tratamiento primario de aguas negras, y debido a que el
tratamiento mínimo requerido para la disposición en el océano por muchos años ha sido el tratamiento
primario, ha habido poco o ningún interés en el desarrollo de procesos específicos para la remoción de
material flotante.
Al pensar sobre el asunto se puede dar cuenta que las aguas negras tienen una variedad amplia de
sustancias, el rango de la cual abarca desde las mismas aguas negras que son relativamente cálidas y
de baja salinidad, las cuales son ligeramente menos densas que el agua de mar, hasta lo que se puede
considerar como "sustancias flotantes persistentes" tales como corchos, los cuales ascienden a la
superficie bajo casi cualquier condición de descarga. Con un cuidadoso diseño de un emisario
submarino y donde exista una estructura de densidad suficiente en el océano, la porción líquida de flujo
usualmente puede mantenerse sumergida. También es evidente que bajo tales condiciones mucho del
material determinado como flotante en el laboratorio también se mantiene sumergido.
El Ing. Fernando Josa (1974) de Barcelona, España, ha descrito que en experimentos que ha
conducido sobre materiales flotantes típicos tales como heces, pedazos de fruta, etc., éstos cesan de
flotar cuando están sujetos a una presión equivalente a 20 metros de agua de mar. Estos efectos han
sido comprobados experimentalmente en ensayos realizados por la Companhia de Tecnologia de
Saneamento Ambiental (CETESB) de Santos, Brasil. Por lo tanto, si la descarga se hace en una
profundidad de agua de mar mayor de 20 metros, este material no se movería hacia la superficie.
Los materiales flotantes persistentes deben ser removidos de la corriente previos a su descarga.
Esto puede sonar suficientemente simple, sin embargo, en la práctica se encuentran dificultades. En
realidad, la cantidad total de material que requiere remoción es muy pequeña. Los estudios conducidos
en Río de Janeiro, durante los años 1967-1969, indicaron que la cantidad era de alrededor de 100 libras
de peso seco por cada millón de galones de aguas negras (1.2 toneladas métricas por 100 000 m3).
2
Los procesos normales de sedimentación y/o flotación resultan en la remoción de cantidades
excesivas de materiales incluyendo sólidos, los cuales sedimentarían en el océano y serían asimilados
rápidamente sin efectos significativos. Así mismo, tales procesos requieren de grandes áreas y son
costosos, tanto en su construcción inicial como en su operación y mantenimiento.
Por muchos años, los investigadores e ingenieros consultores han buscado sin éxito hasta el
momento, un método óptimo de tratamiento que combinaría bajo costo, simplicidad y eficiencia. Sin
embargo, algunos acercamientos para dar solución adecuada han sido alcanzados. El método más
notable es el uso de tamices rotativos o militamices. Básicamente hay dos tipos de militamices, el
tamiz de doble pase, tal como lo fabrica Hycor (EE.UU.) y otros, y el tamiz de pase simple fabricado por
Contra-Shear (Nueva Zelandia).
En esta publicación serán descritos los principios constructivos y operativos de diferentes tipos de
militamices, así como serán presentados algunos resultados experimentales en cuanto a su eficiencia
para la remoción de sólidos flotantes y otros tipos de contaminantes de aguas negras antes de su
descarga al mar.
2. INTRODUCCIÓN
Los tamices rotativos son conocidos en el campo de la Ingeniería Sanitaria desde hace mucho
tiempo. Su mayor aplicación ha sido en el tratamiento de ciertos tipos de desagües industriales, donde
la recuperación de material sólido es importante, bien sea porque puede ser reutilizado en el proceso, o
porque su remoción mecánica simplifica el tratamiento posterior del líquido tamizado, o porque se hace
necesario para proteger equipos subsecuentes.
En procesos industriales son utilizados para la eliminación de productos particulados con tamaño
mayor al de la abertura de los tamices.
3. TIPO DE TAMICES
3.1 Tamices en Forma de Discos
Dentro de esta familia de equipos existen tamices en forma de discos, especialmente útiles en la
remoción de sólidos, en el tratamiento de agua para procesos industriales, o en plantas de tratamiento
primario de aguas negras. En este último caso, los tamices pueden ser instalados después del
decantador y antes de los distribuidores rotatorios, donde los orificios por los cuales salen las aguas
negras se obstruyen fácilmente. En estos casos, el tamiz es una malla, generalmente de acero
inoxidable, con abertura que puede ser seleccionada entre 2 a 60 mesh1 (Figura 1).
1
Mallas por pulgada
3
3.2 Tamices Rotativos de Bandejas
Otro equipo utilizable para la remoción de material particulado en efluentes líquidos es el tamiz
rotativo de bandeja, tipo "FMC/Link Belt". Estos tamices consisten en una serie de bandejas inclinadas,
con tamices rectangulares, sobrepuestos y conectados a dos hileras de cadenas tipo pines-bocinarodillo operado sobre ruedas dentadas, con un par en la sección superior y otro en la inferior y
soportadas por una estructura de acero (Figura 2). El agua que entra, pasa a través de las bandejas
sumergidas, depositando los detritos sobre la malla y en la estructura inferior de la bandeja, que tiene
forma de anaquel. Cuando el mecanismo está en funcionamiento, las bandejas son continuamente
levantadas del canal de entrada y los residuos colectados son removidos en la parte superior del
dispositivo, por medio de pulverizadores de agua a alta presión, ubicados en la parte posterior de las
bandejas. El material removido cae en una canaleta, que lo deriva para fuera de la unidad.
3.3 Tamices Rotativos Cilíndricos
De particular importancia, debido a su simplicidad de operación y fácil limpieza, son los tamices
rotativos cilíndricos (Figuras 3 y 4) fabricados con alambre de acero inoxidable, con corte rectangular o
trapezoidal, colocado sobre una estructura cilíndrica. La separación entre los alambres determina el
tamaño de abertura de los tamices. Estos tamices van rotando lentamente, a velocidad constante,
retirando las partículas del líquido que los atraviesa. Se fabrican modelos de tamices con aberturas
entre 0,25 y 2,50 mm. Las más apropiadas para aguas negras se sitúan entre 0,5 y 1,5 mm.
Cuando los líquidos a ser tratados pasan a través de la pared del cilindro, los sólidos con un
tamaño mayor que la abertura de las ranuras son retenidos. Su remoción del cilindro es mecánica y
continua.
Las ventajas de estos tipos de tamices son que pueden manejar mayores caudales de efluente, por
unidad de área de tamiz que las de los tipos anteriormente descritos y también son menos afectados por
la carga de sólidos en suspensión en el efluente.
Existen diversos fabricantes de militamices o tamices rotativos en el mundo, algunos de los cuales
son citados en la tabla 1, pero básicamente, los productos ofrecidos pueden ser agrupados en dos
categorías: los tamices de pase simple y los de pase doble.
4
5
Tabla 1
ALGUNOS MODELOS DE MILITAMIZADORES DISPONIBLES
EN EL MERCADO
MODELO
FABRICANTE
PAÍS
1 - Rotoshear
Hycor
Estados Unidos
2 - Rotostrainer
Hycor
Estados Unidos
Idracos
Italia
4 - Triobex
Alchaldean Int. Pty. Ltd.
Australia
5 - Rotoplan
Nuova Vibrobeton Spa
Italia
Contra-Shear Develop. Ltd.
Nueva Zelandia
3 - Idrascreen
6 - Contra-Shear
En el primer tipo de tamices de operación horizontal, el líquido a ser tratado es introducido en el
dispositivo a lo largo de su eje de rotación, por medio de una canaleta horizontal rebosando por
vertederos laterales en una extensión casi igual a la longitud del cilindro. El agua, al caer, atraviesa la
pared del tamiz, quedando retenidos en el interior del tambor los sólidos de mayor tamaño que la
abertura de las ranuras. Como consecuencia del movimiento rotatorio del cilindro y con la ayuda de una
serie de paletas deflectoras colocadas en espiral en su pared interna, los sólidos van desplazándose,
saliendo por la lateral, donde caen en recipientes recolectores o en correas transportadoras. Se les
llama de pase simple porque el líquido atraviesa por una sola vez la pared del cilindro.
A este tipo de militamices pertenecen la ROTOSHEAR, de Hycor (Figura 3), la TRIOBEX, de
Alchaldean Int. Pty. Ltd., y la CONTRA-SHEAR, de Contra-Shear Development Ltd. Un problema
operacional que aparece con este tipo de militamices es la obstrucción de las aberturas, especialmente
por grasas, fibras o sólidos pegajosos. Para evitar este problema los tamices están equipados con
sistemas de limpieza por pulverización, tanto internos como externos al tambor, que pueden ser
operados continua o intermitentemente, dependiendo de la naturaleza de los sólidos que están siendo
tamizados.
Un segundo tipo de tamices, que también opera en la horizontal, son los de pase doble. El líquido
a ser tratado es vertido sobre la superficie externa del tamiz, entrando en el cilindro por la parte superior
y saliendo nuevamente por la parte inferior. De este modo, el líquido atraviesa dos veces la pared del
tamiz y los sólidos son retenidos sobre la cara exterior. A medida que los militamices van rotando, los
sólidos son retirados por una lámina raspadora y caen directo en los recipientes de recolección o en las
correas transportadoras.
6
Una característica importante de este tipo de tamices rotativos es la autolimpieza, porque en el
segundo pase de agua por la pared, desde dentro para fuera del cilindro, el propio líquido se encarga de
retirar las partículas sólidas, o aún las grasas o materiales fibrosos que no hayan sido retirados por el
raspador quedando en las ranuras. Estos materiales, sin embargo, salen junto con el efluente tamizado,
disminuyendo así la eficiencia de remoción. A este tipo de militamices pertenecen los modelos ROTO
STRAINER (Figura 4) de Hycor (Estados Unidos de América) y el IDRASCREEN, de Idracos, Italia.
Un tercer tipo de tamices rotativos es el de los tamices WATERPLAN (ROTOPLAN) de Nuova
Vibrobeton Spa, Italia. Ellos presentan características particulares debido a la disposición del cilindro y
del mecanismo de remoción de las partículas y puede incorporar un proceso de estabilización del
material retirado, en caso que sea necesario. Estos tamices pueden operar tanto vertical como
horizontalmente.
En su instalación vertical (Figura 5), el efluente a ser tratado llega a una cámara espiral, atraviesa
el tamiz y sale por la parte inferior en dirección al canal de descarga, donde por medio de un vertedero
de altura variable, se controla la altura del líquido en la cámara del tamiz. Las sustancias retenidas en la
pared externa del tamiz son removidas por una lámina raspadora. La eliminación de las partículas es
facilitada por una contra-lámina colocada en el interior del tamiz, que cierra las aberturas del tamiz a
medida que ellas enfrentan la lámina, anulando así la diferencia de carga hidráulica entre el interior y el
exterior del tambor.
La limpieza de las aberturas es asegurada por un dispositivo de contra-lavado, ubicado aguas
arriba de la lámina.
En su forma de instalación horizontal (Figura 6), el ROTOPLAN se encuentra sumergido en una
cámara, donde entra el efluente a ser tratado. Después de pasar por el tamiz, el efluente sale por una
abertura lateral y pasa a un pequeño canal de descarga, donde un vertedero de altura variable
establece el nivel de líquido en la cámara de tamiz.
Las sustancias retenidas son llevadas por medio de la rotación del tamiz, en dirección a la lámina
raspadora. La liberación de esas sustancias es provocada por aire insuflado por debajo de la lámina.
El accionamiento del tamiz se realiza por medio de aire comprimido. El eje del tambor, fuera de la
cámara inundada, posee acoplada una rueda de paletas, movida por aire insuflado por la parte inferior
de la rueda.
Las partículas de arena que se acumulan dentro de la cámara del tamiz caen a un pequeño canal y
son evacuadas por el accionamiento de una válvula de abertura rápida.
Los tamices ROTOPLAN, en sus dos tipos, pertenecen al grupo de pase simple, pero con la
característica que el líquido residual entra desde fuera hacia dentro del cilindro, a diferencia de los
equipos de los otros fabricantes de tamices rotativos de pase simple, donde el líquido residual es
introducido por el interior del tambor, atravesando la pared desde dentro hacia afuera.
7
Figura 5a
Corte de un Tamiz “ROTOPLAN” Instalado en Posición Vertical
Figura 5b
Vista en Plano de un Tamiz “ROTOPLAN” Vertical
LEYENDAS DE LAS FIGURAS 5a Y 5b
1.
2.
3.
4-5.
6-7.
8.
9.
Entrada de aguas brutas.
Militamiz.
Eje de rotación.
Conjunto de Motor/Reductor.
Lámina raspadora para limpieza.
Salida de aguas pretratadas.
Abertura para salida de líquidos.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Vertedor regulable.
Canal de descarga.
Cámara de estabilización.
“Air Lift” para remoción de residuos.
Aerador para mezcla y estabilización.
Agua de contra lavado.
Contralámina interior para limpieza de ranuras.
8
Figura 6a
Corte de un Tamiz “ROTOPLAN” Horizontal
Figura 6b
Vista en Plano de un Tamiz “ROTOPLAN” Horizontal
LEYENDAS DE LAS FIGURAS 6a Y 6b
1.
2.
3.
4.
5.
6-7.
8.
9.
Entrada de aguas brutas.
Militamiz.
Eje de rotación.
Rueda de palas (accionamiento hidráulico.
Regulador de flujo de aire.
Lámina raspadora.
Salida de aguas pretratadas.
Abertura para salida de líquidos.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Vertedor regulable.
Canal de salida.
Cámara de estabilización.
“Air Lift” para remoción de residuos.
Dispositivo de aeración para estabilizar materia orgánica.
Remoción de partículas por aire.
Canal de acumulación de arena.
Válvula de abertura rápida.
9
Tabla 2
CAPACIDADES HIDRÁULICAS DE LOS TAMICES DE HYCOR,
EN l/s PARA DIFERENTES ABERTURAS DE MALLAS, EN mm
MARCA
MODELO
DIMENSIONES
TAMBOR (mm)
Ø
L
ABERTURAS
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
2,50
ROTOSHEAR
(pase doble)
HRS-6072
HRS-6096
HRS-60120
1800
1800
1800
2280
2900
3500
-
176
240
303
190
252
315
197268
331
-
205
283
346
220
315
378
ROTOSTRAINER
(pase simple)
RSA-2512
RSA-2524
RSA-2548
RSA-2575
RSA-36120
770
770
770
770
1110
365
670
1280
1890
8
16
32
50
91
14
28
57
84
161
19
38
76
117
221
23
47
95
142
281
26
54
107
163
328
30
60
120
183
379
35
75
126
192
492
Los tamices de pase simple y doble presentan diferente capacidad hidráulica, siendo ésta mayor
en las de pase simple. Como valores ilustrativos, en la tabla 2 se encuentran detallados, para fines
comparativos, los caudales máximos que pueden tolerar los tamices Rotoshear (pase doble) y
Rotostrainer (pase simple), ambos fabricados por Hycor, en los Estados Unidos de América. Los
valores que se presentan en la tabla deben ser usados sólo como referencia, en vista que la capacidad
hidráulica real será función de la concentración y de la naturaleza de los sólidos en el efluente.
4. DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS DE PRE-TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS DOMÉSTICAS
POR MILITAMICES
4.1 Introducción
La utilización de militamices para el tratamiento de efluentes industriales y/o domésticos es
ampliamente difundida. En 1977, la firma Hydrocyclonics Corporation, fabricante de militamices en los
Estados Unidos de América, disponía de una lista de 335 instalaciones que utilizaban este tipo de
dispositivo, apenas en ese país, incluyendo su uso para aguas negras domésticas y en una amplia
variedad de efluentes industriales (Fitzmaurice, 1981).
10
El número de publicaciones existentes en la literatura con una descripción detallada de
instalaciones de este tipo y eventualmente informando la eficiencia del sistema es, sin embargo, muy
reducido.
Por ese motivo, en este manual se incluirá la descripción de dos unidades de pre-tratamiento de
aguas negras domésticas por medio de tamices rotativos: una en Hutt Valley, Nueva Zelandia, diseñada
y construida con un alto nivel de complejidad siendo todas sus operaciones controladas
automáticamente, y la otra, en Santos/San Vicente, Brasil, con operación más simplificada.
4.2 Planta de Tratamiento por Tamices Rotativos de Hutt Valley - Nueva Zelandia
Bannatyne, A.N. (1985), presenta una descripción completa y pormenorizada de esta planta de
tratamiento, así como los datos e informaciones que se proporcionan a continuación.
La planta de tratamiento por militamices de Hutt Valley fue instalada en 1984 y recibe aguas
residuales de 115 300 habitantes y de diversas industrias de Hutt Valley y de Eastbourne. La red de
alcantarillado incluye 24 plantas de bombeo y 77 km de redes interceptoras, con diámetros entre 450 y
1 300 mm.
Las aguas residuales de la región se bombean hacia la planta de tratamiento y después de pasar
por los tamices, nuevamente se bombean por una tubería de 1 300 mm de diámetro hacia un emisario
submarino en Pencarrow a 18 km de distancia. El tratamiento se realiza con ocho militamices rotativos
"Contra-Shear", modelo 15/30, siendo cinco de ellos con abertura de 0,5 mm y tres con 1,0 mm. Fue
prevista la instalación futura de otros dos tamices con abertura de 1,0 mm. La planta está dividida en
dos mitades, cada una de ellas capaz de tratar el caudal máximo de aguas residuales. Se diseñó para
operar automáticamente, controlada por un microprocesador e incorpora diversos sistemas de alarma.
Los caudales de diseño para días secos son: caudal promedio de 0,7 m3/s en el año 2000; 0,91
m /s en el año 2020; y 1,05 m3/s de caudal de saturación. Los caudales máximos previstos para esos
años son, respectivamente, 1,34, 1,60 y 1,83 m3/s. En días de lluvia el caudal aumenta sensiblemente,
siendo los caudales promedio de diseño, en ese caso, para los años 2000, 2020 y saturación de 2,76
m3/s, 3,24 m3/s y 3,73 m3/s, respectivamente. El caudal máximo de bombeo es de 4,0 m3/s.
3
En la figura 7 se puede observar una representación esquemática de la planta de tratamiento.
La capacidad hidráulica unitaria de los tamices de 0,5 mm es de 0,27 m3/s, y la de los tamices de
1,0 mm es de 0,46 m3/s.
Las aguas residuales entran en la estación por medio de un tubo vertical que sube hasta el
nivel de los tamices, en el segundo piso, donde se bifurca en dos canales abiertos,
11
Figura 7
Planta de Militamiz
12
uno para cada lado del edificio. El canal del lado 1 alimenta cinco tamices de 0,5 mm. Una compuerta
aisla el canal del lado 2. El control hidráulico de la planta es determinado por el nivel de aguas
residuales en el lado 1. Cuando sobrepasa cierto límite, abre automáticamente la compuerta que
comunica con el canal del lado 2, iniciando así la operación de los tres tamices de 1,0 mm de abertura
instalados. En caso que el nivel del canal continúe aumentando, se abre automáticamente el by-pass de
la planta, que descarga las aguas residuales directamente en el pozo de succión de las bombas, en la
salida de la Planta.
Los tamices (Figuras 8 y 9) están construidos en acero inoxidable 304, con un diámetro de 1,5 m y
una longitud de 3,0 m cada uno. Las aberturas ocupan una zona de 2,4 m de longitud en el tambor.
Son accionadas por un motor de 1,5 KW y giran a 6 rpm.
El agua residual entra en el tamiz a lo largo de su eje, por medio de un ducto que posee un
vertedor lateral para distribución uniforme del agua residual a lo largo del equipo, cayendo del lado del
tamiz que tiene movimiento ascendente. El líquido, después de pasar por las ranuras, cae en el canal
de salida situado en un nivel inferior. Los materiales sólidos son retenidos en la superficie interna del
cilindro y son descargados en una canaleta con un transportador tipo tornillo de rosca sin fin. Estos
residuos drenan el exceso de agua dentro del tambor antes de caer en la rosca sin fin.
Es posible que ocurra obstrucción de las ranuras durante la operación de los tamices. En ese
caso, el líquido caería junto con los residuos en el sistema de transporte. Para evitar eso, existen dos
sistemas de limpieza independientes, que dirigen chorros de agua sobre el tamiz. Uno de ellos, situado
en el lado externo, tiene 120 boquillas dispersoras y trabaja con la presión normal de la red, de 0,28
MPa. El otro, dentro del tambor, libera agua con un caudal de 8,4 l/s y una presión de 13 MPa a través
de 60 boquillas. Este sistema es accionado por dos bombas de alta presión con motores de 75 KW. El
dispositivo de baja presión es accionado durante 30 segundos cada 15 minutos, o cuando las ranuras se
obstruyen.
En una operación de rutina se efectúan dos lavados de alta presión por día. En caso que ocurra
obstrucción de los tamices, la salida del agua junto con los residuos sólidos es detectada por un sensor
que acciona el lavado automáticamente. En caso que el lavado de alta presión no consiga eliminar la
obstrucción en el tamiz, el equipo se desconecta automáticamente, activando una alarma.
Una serie de dispositivos de transporte tipo tornillo de rosca sin fin se encargan de llevar los
residuos sólidos hacia el sistema de prensas. Un sistema de compuertas se acciona en el caso de
inundación del sistema transportador de los residuos sólidos, forzando al líquido a retornar a los tamices.
La planta posee también un sistema de purificación del aire que entra en contacto con las aguas
residuales, por medio de luz ultravioleta. Dentro del edificio existen diversos monitores de gases
explosivos que accionan alarmas en caso que un nivel de referencia sea sobrepasado. Si ocurre eso en
el sistema de purificación de aire, las lámparas ultravioleta son desconectadas, continuando la
operación normal del resto de los sistemas. En caso que se alcance el nivel de alarma en el resto del
edificio, se acciona el sistema de "by-pass".
13
Figura 8
Corte Transversal Esquemático de un Militamiz
CONTRA SHEAR en Operación
Figura 9
Corte Longitudinal de un Militamiz CONTRA SHEAR
en Operación
14
Otros sensores instalados en el edificio son para fuego y humo, y para espuma; éstos últimos se
encuentran en el canal que recibe el efluente de los tamices, para el caso en que un contenido
anormalmente elevado de detergente en el agua residual produzca la acumulación de espuma, que
podría invadir los tamices. Este sensor acciona un sistema de rociado para combatir la espuma en el
canal.
En total, existen instalados aproximadamente doscientos sensores de monitoreo y de alarma en la
planta de tratamiento.
Toda la planta de tratamiento está ubicada en un único edificio, con un área de 26 x 17 metros y
con 12 m de altura.
4.3 Planta de Pre-Acondicionamiento de Aguas Residuales de Santos/San Vicente
Las aguas residuales generadas en las ciudades vecinas de Santos y San Vicente son
fundamentalmente de origen doméstico, con una contribución mínima de industrias. Estas ciudades
presentan características poco favorables para la colocación de redes de alcantarillado, por ser planas y
con napa freática muy próxima a la superficie del suelo. Fue necesario implantar 11 plantas de bombeo
de aguas residuales en Santos y dos en San Vicente para compensar la falta de declive de la red.
Actualmente el sistema recibe las aguas residuales de 400 mil habitantes, con un caudal promedio de 1
400 l/s, aproximadamente. El caudal de diseño, para el año 2000 es de 7 000 l/s. La máxima
capacidad de la planta actual es de 3 500 l/s (E. García Agudo, 1986).
El emisario submarino tiene una longitud total de 4 000 m y fue construido con tubo de acero de
1,75 m de diámetro interno. Descarga a 10 m de profundidad, a través de 40 tubos difusores, de 30 cm
de diámetro, en posición vertical, espaciados 5 m entre sí. Actualmente, se encuentran en operación 20
tubos de salida. Los otros serán abiertos a medida que el agua residual aumente. El sistema está en
operación desde julio de 1978.
En virtud de que no existen áreas disponibles para la construcción de plantas convencionales de
tratamiento de aguas residuales, después de estudiar diversas alternativas, se decidió construir una
Planta de Pre-acondicionamiento de Agua Residual, en la cual operan militamices rotativos que retienen
sólidos con un diámetro superior a 1,5 mm. El costo de esos tamices resultó ser de apenas 1/6 de lo
necesario para implantar una tratamiento primario completo.
15
La Planta de Pre-acondicionamiento (Figura 10) está formada por:
•
Una Planta de Bombeo Principal, con un caudal máximo de 7 m3/s, con un sistema separado de
rejas gruesas, de 10 cm de abertura y de rejas electromecánicas, con 4 cm de abertura;
•
Una Planta de Bombeo Terminal (ya existente en el lugar antes de que se construyera la Planta),
con un caudal máximo de 1 600 l/s;
•
Una Unidad de Aplicación de Productos Químicos (Cloro y Oxígeno);
•
Una Unidad con diez tamices rotativos en dos líneas con cinco tamices cada una;
•
Una Unidad de Desarenadores ("Air Lift");
•
Una Unidad de Transporte de Sólidos, con correas transportadoras, tolvas basculantes y vehículos
apropiados.
La Unidad de Tamices Rotativos (Figuras 11 y 12) está constituida por: un tanque de llegada que
recibe aguas residuales desde la planta de bombeo y posee un dispositivo que evita el retorno de éstas
hacia la estación de bombeo en caso que se detenga el sistema; el canal de los tamices que distribuye
las aguas residuales hacia los tamices, a través de dos compuertas para cada tamiz (este canal posee
un sistema de aeración para evitar la deposición de sólidos en su interior); y los tamices rotativos.
Los tamices rotativos tienen capacidad para procesar 350 l/s de aguas residuales cada uno. Son
construidos de acero inoxidable 304, con abertura de 1,5 mm. Su diámetro es de 914,4 mm y su
longitud es de 2 984,5 mm.
La Unidad de Desarenadores (Figura 11) tiene como objetivo la remoción de material arenoso, con
dimensiones entre 0,2 y 1,5 mm. Utiliza sopladores que inyectan aire por medio de difusores a lo largo
de uno de sus lados. Tiene corte rectangular con solera redondeada, permitiendo que el agua haga un
movimiento helicoidal. Fue dimensionada para mantener 0,3 m/s de velocidad periférica, a fin de evitar
la deposición de materia orgánica. Un sistema de "Air Lift" succiona la arena depositada en el fondo.
La cantidad de arena retirada es de 67 l/día, en promedio.
El objetivo de la aplicación de productos químicos (oxígeno en el pozo de succión de las bombas, y
cloro en la entrada de los tamices) es el de eliminar olores, particularmente H2S. El tiempo de retención
de las aguas residuales en toda la red de la ciudad es bastante elevado, en virtud de la escasa
pendiente de las tuberías. Esto hace que las aguas residuales que llegan a la Planta de Preacondicionamiento sean ya aguas residuales sépticas, con niveles elevados de gas sulfhídrico. La
dosificación de cloro es de 15 ppm.
16
Figura 10
Planta de Pre-acondicionamiento de Santos
17
18
19
El área total de la planta es de 9 800 m2, con 1 100 m2 construidos, de los cuales la unidad de los
tamices ocupa apenas 158 m2.
El material sólido retenido por las rejas y por los tamices es vertido en tolvas especiales y
transportado diariamente a un relleno sanitario.
5. PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
5.1 Introducción
La operación de un sistema de pre-acondicionamiento de aguas residuales, que utilice militamices
es simple y no requiere de personal especializado.
El caudal de entrada a la unidad de militamices está condicionado por el caudal de llegada del
agua residual al pozo de succión de las bombas.
La operación puede ser efectuada en forma manual, como en el caso de la Planta de Preacondicionamiento de Aguas Residuales de Santos/San Vicente, Brasil, o totalmente automática, como
en Hutt Valley, Nueva Zelandia.
Como ejemplo de las operaciones y precauciones que deben tomarse en una planta simple, se
describirán a continuación los procedimientos de operación y mantenimiento seguidos en la Planta de
Pre-acondicionamiento de Aguas Residuales de Santos/San Vicente, Brasil.
5.2 Operación y Mantenimiento en la Planta de Pre-acondicionamiento de Santos/San Vicente
5.2.1 Unidad de tamices (la unidad posee dos líneas con 5 tamices cada una)
•
En general, sólo 5 de los tamices se encuentran en operación. Se utilizan dos de un lado y tres
del otro, preferentemente, no contigüos. Cada 24 horas, o antes si fuera necesario, se alternan
los tamices en uso. Aquellos que salen fuera de operación son lavados exhaustivamente con
chorros de agua a presión.
•
En el caso que durante la operación normal se observe la obstrucción significativa de las
aberturas de alguno de los tamices rotativos, éste será lavado con un chorro de agua a presión.
•
Las compuertas de alimentación de cada militamiz se accionan manualmente. El número de
tamices en funcionamiento es determinado en función del caudal de agua residual bombeada
hacia la unidad.
20
•
Existen en la unidad dos compuertas de by-pass de los tamices, una en cada lado de la
instalación. Estas sólo podrán accionarse en caso de emergencia, debido a que esa situación
podrá provocar la obstrucción de las tuberías del "Air-Lift" (levantamiento o suspensión por aire)
en los desarenadores aguas abajo.
•
En caso que el número de tamices en operación no sea suficiente para permitir el paso de toda el
agua residual bombeada hacia la unidad, existe un vertedero desviador (tubería de rebose) en el
canal de alimentación que descarga en el canal de salida de la unidad de los tamices. Esta
situación debe ser evitada adecuando el número de tamices en funcionamiento después de
cualquier cambio en la operación de las bombas.
•
La planta actual fue diseñada para un caudal de 3,5 m3/s. Actualmente opera con un caudal
promedio de 1,4 m3/s. Por este motivo, la velocidad del agua residual en el canal de entrada es
menor que la de diseño, permitiendo la sedimentación de arena y otros materiales. Para evitar
eso, se han instalado sistemas de aeración, dentro del canal, para mantener todo el material en
suspensión.
•
Se verificó que la lámina raspadora permite el paso de hasta 10% del material sólido, porque los
mismos detritos retenidos en el tamiz, apartan levemente la lámina del tambor. Para disminuir
este problema, cada 30 minutos, un operador efectúa la limpieza manual de las láminas,
retirando los materiales retenidos por debajo de ella, dejándolos caer en las correas
transportadoras.
•
Las tolvas que reciben los detritos retirados por los tamices son cambiadas y lavadas
diariamente.
•
Cuando las tolvas se llenan, éstas son transportadas en un camión al relleno sanitario. Antes de
esto, se remueven los sistemas de drenaje y se bloquea la salida de líquidos.
5.2.2 Desarenadores, "Air-Lift" y Sistema de Aeración (existen dos unidades desarenadoras, operadas
con "Air-Lift", después de los tamices)
•
El caudal del aire comprimido en la aeración de los desarenadores y en las unidades "air-lift" es
3
3
regulado manualmente; aeradores: de 240 a 300 m /h; "air-lift": 40 a 50 m /h.
•
Cada 20 minutos se efectúa el cambio entre los módulos de "Air-Lift".
•
La limpieza y eliminación de obstrucción de las tuberías del "air-lift" se efectúa tres veces cada 24
horas.
•
Cada 8 horas, al inicio de cada turno, se hace el cambio del compresor que se encuentra en
operación.
21
5.2.3 Sistemas de Oxigenación
•
El oxígeno, para eliminación de H2S, es inyectado en cuatro puntos aguas arriba de la planta, por
medio de difusores. La cinética de la reacción de 02 con H2S es lenta, necesitando un tiempo de
contacto. Esta oxigenación es dirigida manualmente por medio de válvulas de regulación en la
misma planta.
•
Existen también puntos de inyección de oxígeno en cada una de las tuberías de bombeo de las
bombas de la planta. La dosificación es automática, accionándose al ser conectada la bomba.
•
Las tasas de aplicación del oxígeno son variables, en función de los niveles de H2S en las aguas
residuales.
•
Los datos de operación del sistema de oxigenación se registran cada hora.
5.2.4 Unidad de Cloración
•
El objetivo de la cloración es la eliminación de olores en la unidad de tamices. La cinética de la
reacción del Cl2 con el H2S es más rápida que la del oxígeno.
•
La inyección del cloro se efectúa en la entrada de la unidad de tamices, con dosificación de 15
ppm, siendo por lo tanto, función del caudal de las aguas residuales bombeadas. El caudal de
cloro es regulado manualmente con la ayuda de rotámetros.
•
Cada 8 horas se cambia la bomba inyectora del sistema de cloración (en total son 4 unidades).
•
Semanalmente se cambia el evaporador/clorador (tres unidades en total).
•
Los datos de operación del sistema de cloración se registran cada hora.
5.2.5 Otras Unidades de la Planta
•
La operación y mantenimiento en algunas de las partes del sistema son comunes a otras plantas
de tratamiento, como es el caso de las bombas, rejas manuales, rejas electromecánicas, etc. Por
tal motivo, no se describen en este manual.
22
6. PRUEBAS DE EFICIENCIA DE REMOCIÓN EN SISTEMAS DE MILITAMICES
6.1 Introducción
La eficiencia de remoción de material particulado, aceites y grasas y flotantes en general, en las
aguas residuales, por medio del uso de tamices rotativos, depende de diversos factores, entre los
cuales, los más importantes son:
- abertura de los tamices
- características de las aguas residuales a ser tratadas.
Es obvio que, cuanto menor es el tamaño de la abertura de los tamices, mayor será la eficiencia de
remoción del material particulado, aumentando, al mismo tiempo, la remoción de aceites y grasas en
general, que tienden a quedar absorbidos en la superficie de las partículas retenidas en el tamiz.
La eficiencia de remoción dependerá también del tipo de agua residual a ser tratada. Por más que
se trate de aguas residuales domésticas, sus características y, en particular, la de los materiales sólidos
presentes, varían mucho de lugar a lugar, porque dependen fundamentalmente de los hábitos
alimenticios y de las costumbres de la población.
Por este motivo, no existen valores generales que puedan ser adoptados como eficiencia de
remoción para diferentes aberturas de tamiz. Los mismos tamices presentarán eficiencias diferentes en
lugares distintos.
Son pocos los trabajos experimentales realizados para la medición de la eficiencia de remoción de
los militamices para los diversos componentes del agua residual doméstica. En Hutt Valley, Nueva
Zelandia, antes de la construcción de la planta definitiva, se instaló un laboratorio y una planta piloto
completa, donde fueron probados los tamices, verificando su comportamiento para el tratamiento del
agua residual de esa región (Fitzmaurice, 1981). Los resultados de las investigaciones, que incluyeron
la medición de la remoción de material sólido, grasas y flotantes, determinación de las tasas de
producción de residuos sólidos y verificación de sus características, permitieron definir los parámetros
de diseño para las instalaciones definitivas.
6.2 Eficiencia de los Tamices "Contra-Shear" en Hutt
Las aguas residuales de la región de Hutt Valley están muy influenciadas por la descarga de
efluentes de industrias de procesamiento de carne, especialmente en lo referente a aceites y grasas.
Cuando esas instalaciones no están operando, las características de las aguas residuales son
semejantes a las de otros municipios sin una marcada influencia industrial (tabla 3).
23
TABLA 3
COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES CRUDAS
(Hutt Valley)
Parámetro
Promedio
Rango
N
Sólidos sedimentables
ml/l
8,4
6,0 - 12,5
31
Sólidos en suspensión
mg/l
236
160 - 350
33
Grasas
mg/l
91
25 - 184
27
Sólidos flotantes
mg/l
9,2
1,4 - 41,8
20
La calidad de las aguas residuales después de pasar por los tamices, se presenta en la tabla 4.
TABLA 4
COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES TAMIZADAS
(Hutt Valley)
Abertura 1,0 mm
Abertura 0,5 mm
Parámetro
Promedio
CV%
N
Promedio
CV%
N
Sólidos
sedimentables
ml/l
3,8
18
8
6,9
27
9
Sólidos en
suspensión
mg/l
165
16
12
196
19
8
Grasas
mg/l
48
41
7
61
39
6
Sólidos flotantes
mg/l
0,1
110
9
0,4
56
9
Las eficiencias de remoción para estos parámetros se presentan en la tabla 5.
24
TABLA 5
EFICIENCIAS DE REMOCIÓN DE LOS TAMICES "CONTRA-SHEAR"
(HUTT VALLEY)
Parámetro
% Remoción
Abertura 0,5 mm
Abertura 1,0 mm
Promedio
CV%
N
Promedio
CV%
N
Sólidos
sedimentables
ml/l
56,7
9,5
8
23,4
51,3
9
Sólidos en
suspensión
mg/l
16,7
43,0
12
9,9
34,6
8
Grasas
mg/l
37,2
48,5
7
30,3
25,9
9
Sólidos flotantes
mg/l
98,9
1,4
9
95,6
8,0
9
Se observó visualmente que en el efluente de los tamices de 0,5 mm de abertura se obtenía una
remoción prácticamente total de material flotante. Para la de 1,0 mm se observaron pequeñas
cantidades de residuos flotantes, cuando el efluente se dejó en reposo durante 15 minutos.
6.3 Eficiencia de los Tamices Rotostrainer, en Santos/San Vicente - Brasil
Las aguas residuales de los municipios de Santos y San Vicente fueron analizadas
exhaustivamente para el diseño y construcción de la Planta de Pre-acondicionamiento. Se analizaron
más de 60 muestras, cubriendo diferentes horas del día y de la noche.
Los resultados, colocados en gráficos de frecuencia relativa acumulada, permitieron obtener los
parámetros que se presentan en la tabla 6.
Algunas pruebas preliminares realizadas en el sistema, mostraron las características de las aguas
residuales, afluentes a la planta de pre-acondicionamiento, cambian sensiblemente a lo largo del
tiempo.
Un intento de medición de la eficiencia del sistema, realizado por medio de muestreos discretos y
esporádicos, en la entrada y en la salida del sistema, presentaron resultados aleatorios, no siendo raros
los casos en que la concentración en la salida del sistema era superior a la de la entrada.
Por este motivo, se decidió realizar muestreos cubriendo períodos de 24 horas y comparar los
valores de los promedios ponderados por caudal en la entrada y en la salida del sistema. Los
parámetros analizados fueron DBO, DQO, Aceites y Grasas, Sólidos en Suspensión, Sólidos
Sedimentables y Material Flotante.
25
TABLA 6
CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE SANTOS
Promedio*
Promedio**
Mediana
Parámetro
20 – 80%
DQO
(mg/l)
523
505
450
DBO
(mg/l)
355
325
370
Sólidos en suspensión
(mg/l)
263
203
200
Sólidos sedimentables
(ml/l)
Material flotante
(mg/l)
35
19
6
Aceites y grasas
(mg/l)
482
210
108
2,8
2,8
2,9
(*)
Promedio aritmético de todos los valores.
(**) Promedio aritmético de los valores con frecuencia acumulada entre 20 y 80%.
Se realizaron dos campañas de medición de 24 horas cada una, recolectando muestras de las
aguas residuales antes y después de pasar por los tamices, por medio de muestreadores automáticos
Manning, modelo S-4040, que retiraron muestras de las aguas residuales cada 7,5 minutos. Las ocho
muestras obtenidas en cada hora fueron reunidas en una sola, generando así 24 muestras en cada
punto de muestreo, para cada campaña.
La metodología utilizada en los análisis es la descrita en el "Standard Methods for the Examination
of Water and Wastewater", 15 Ed. (AWWA, 1980). Los materiales flotantes fueron determinados con
otra metodología en vista que el método sugerido en el "Standard Methods" exige el uso de dispositivos
especiales no disponibles en el momento de realizar las pruebas.
Una modificación del método, propuesta por Britto (1972), que aunque era basada en el mismo
proceso, utiliza materiales y dispositivos más accesibles, también fue descartada, básicamente porque
el volumen de muestra utilizada en cada análisis es pequeño, del orden de dos litros y como las
concentraciones de material flotante en las aguas residuales son en general inferiores a 10 mg/l y las
muestras no son homogéneas, la representatividad del resultado no sería apropiada para los objetivos
del estudio.
26
La metodología adoptada para el análisis de flotantes consistió en retirar cada 30 minutos alícuotas
de las aguas residuales, antes y después de los tamices, con un volumen proporcional al caudal
instantáneo. Estas alícuotas fueron acumuladas en tanques de fibrocemento con 1 000 litros de
capacidad, cubriendo un período de 24 horas. De esa manera, se obtuvieron dos muestras, una antes y
la otra después de los tamices. El material flotante fue retirado para su cuantificación después de
dejarlo una hora en reposo.
Una observación cuidadosa de la naturaleza del material flotante existente en los recipientes de
acumulación mostró que en las aguas residuales colectadas antes de pasar por los militamices, existe
un tenor considerable de grasa en la superficie, en forma de espuma o nata. Por el contrario, el material
obtenido después de pasar los tamices mostró una superficie libre de grasas. Los sólidos presentes en
ambos casos eran básicamente residuos vegetales, plásticos y material en forma de flecos, en tamaños
y cantidades variables.
El material flotante retirado antes y después de los tamices, una vez cuantificado, fue extraído con
Freon, a fin de determinar el tenor de grasa presente en cada muestra. Los resultados mostraron que
36,8% de los materiales flotantes existentes antes de pasar por los tamices estaban constituidos por
grasas. En la muestra obtenida después de pasar por los tamices, ese porcentaje disminuyó a 25,7%.
Los valores de material flotante obtenidos en las aguas residuales crudas que entran en la Planta
de Pre-acondicionamiento son en general bajos si se comparan con los de la literatura. Una explicación
para esta característica particular es que el paso del agua residual por las bombas que alimentan la
planta disgrega la mayor parte de los sólidos flotantes típicos de agua residual, especialmente el
material fecal y otros conglomerados. Las muestras retiradas en el colector troncal, antes de la planta
de bombeo, presentaron una cantidad mucho mayor de material flotante que las muestras obtenidas en
la entrada de los militamices. Este material flotante que desaparece corresponde a la categoría de
sólidos frágiles, esponjosos, que pueden contener pequeñas cantidades de aire en su interior y que al
disgregarse se sumergen.
A partir de los resultados analíticos de las muestras horarias de las aguas residuales y con los
datos de caudal, se ha calculado la composición promedio de las aguas residuales, ponderado en
función del caudal promedio para cada hora.
Los resultados de la composición promedio de las aguas residuales para las dos campañas
realizadas se encuentran en la tabla 7.
Los datos de DBO y DQO muestran, al ser comparados con los de la tabla 6, que las aguas
residuales en las dos campañas de medición eran más diluidas que el promedio. El motivo de esa
diferencia es que la red de alcantarillado de la ciudad de Santos/San Vicente sufre la influencia de
lluvias, por la existencia de conexiones clandestinas en la red y también por la posible infiltración directa
en la red, en vista que la napa freática es muy superficial en la región. En las dos ocasiones en que se
hicieron mediciones, hubo interferencia de lluvia, lo que causó una dilución de las aguas residuales en
ciertas horas del día.
27
TABLA 7
COMPOSICIÓN PROMEDIO DE LAS AGUAS RESIDUALES EN LAS DOS
CAMPAÑAS DE MEDICIÓN
Parámetro
Primera Campaña
Segunda Campaña
DBO
mg/l
222
256
DQO
mg/l
447
377
Aceites y grasas
mg/l
114
72
Sólidos en suspensión
mg/l
246
209
Sólidos sedimentables
ml/l
3,9
4,0
Sólidos flotantes
mg/l
0,9
1,3
En la tabla 8 se presentan los factores de reducción obtenidos en este trabajo, con tamices de 1,5
mm de abertura para los diversos parámetros investigados.
TABLA 8
EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE LOS MILITAMICES ROTOSTRAINER,
EN SANTOS/SAN VICENTE (Abertura de 1,5 mm)
Parámetro
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
7
Demanda Química de Oxígeno (DQO)
6
Aceites y grasas
26
Sólidos en suspensión
3,2*
Sólidos sedimentables
6
Sólidos flotantes
*
% Remoción
70
Los resultados de los sólidos en suspensión obtenidos en las muestras colectadas después de
pasar por los tamices presentan un error sistemático para menos. La profundidad en el lugar de
muestreo era superior a dos metros y posteriormente se verificó que existe un gradiente de
concentración del material en suspensión, desde la superficie hasta el fondo, a pesar de la
turbulencia presente en el lugar.
28
7. CONTROL DE OLORES EN LAS PLANTAS DE PRE-ACONDICIONAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
Uno de los mayores motivos de reclamos por parte de la población en la instalación y operación de
plantas de pre-acondicionamiento de aguas negras, es la generación de olores desagradables que
invaden las viviendas vecinas a las instalaciones.
El problema es tanto más grave cuanto mayor es la septicidad de las aguas residuales. En las
localidades pequeñas, donde el tiempo de transporte de las aguas residuales hasta la planta no es
grande, los olores son más leves. Por el contrario, en ciudades más grandes, donde las aguas
residuales demoran muchas horas en los colectores e interceptores, antes de alcanzar la planta de
tratamiento, en ese recorrido se inician los procesos anaerobios que generan compuestos de azufre
reducidos, incluyendo el gas sulfhídrico. En esos casos, las plantas de tratamiento y, en particular, las
de pre-acondicionamiento que utilizan militamices constituyen fuentes de significativa incomodidad para
la población.
En el caso de los tamices rotativos, el problema es más intenso porque en el proceso se produce la
percolación de los líquidos a través de las ranuras de los tamices, en la forma de cascada, lo que facilita
la liberación del H2S disuelto en las aguas residuales.
Una de las técnicas alternativas para eliminar los olores y tal vez la más simple, es agregar o
dosificar las aguas residuales en la entrada del sistema de tamices un reactivo que neutralice los olores.
En las instalaciones de Santos/San Vicente, Brasil, se utiliza cloro gaseoso con esa finalidad. La
dosificación de cloro se realiza en función del caudal de las aguas residuales que entran en la unidad de
los tamices, en una proporción de 15 mg de cloro por litro de agua residual. Con esta técnica, utilizada
hace varios años, prácticamente desaparecieron los olores emanados de la planta y cesaron los
reclamos por parte de la población que vive en las vecindades de las instalaciones. Esta solución es
particularmente interesante en instalaciones que operan al aire libre.
Sin embargo, la práctica de clorar el agua residual cruda es condenada por diversos autores, en
vista que existe la posibilidad de producir trihalometanos y otros compuestos organoclorados,
potencialmente tóxicos, introducidos juntamente con ellas en el mar. La magnitud del problema, sin
embargo, no ha sido aún establecida.
Otra consecuencia de la cloración del agua residual en Santos, aunque no ha sido hecha con ese
objetivo, es la disminución de la densidad de bacterias en el efluente. El factor de reducción de las
bacterias, sin embargo, no ha sido cuantificado.
Cuando el sistema de tamices se encuentra confinado dentro de un edificio cerrado, otra
alternativa posible es la separación del área interna en dos compartimentos. Uno, en general, es el
ambiente de trabajo y circulación del personal involucrado, con una presión ligeramente superior a la
atmosférica. El otro, es aquel que está directamente en contacto con los tamices, los canales de agua
29
residual y los sistemas de transporte de los residuos tamizados dentro de la planta, con una presión
levemente inferior a la atmosférica. En ese caso, es posible efectuar el tratamiento del aire de este
último compartimento, continuamente renovado, antes de ser liberado para la atmósfera. El tratamiento
busca no sólo la remoción de los olores, sino también la desinfección de los aerosoles provenientes del
agua residual presente en el aire. Esta solución fue adoptada por Hutt Valley, Nueva Zelandia. En esas
instalaciones, los tamices rotativos son cubiertos con cúpulas de fibra de vidrio que protegen también
las correas transportadoras y los canales de entrada y salida de las aguas residuales, extrayendo el aire
de esta parte del sistema y pasándolo a través de un sistema de tratamiento de olores, antes de ser
descargado a la atmósfera, por medio de una chimenea. El tratamiento se hace por medio de lámparas
ultravioleta que emiten radiaciones en dos rangos específicos. El primero, con una longitud de onda de
160 a 1 800 Å, produce ozono, entre 2 500 a 2 600 Å, posee propiedades bactericidas específicas hasta
una distancia de dos metros de la
fuente.
El sistema fue diseñado teniendo en cuenta, entre otras, las siguientes consideraciones:
•
Ubicar las lámparas en un ducto rectilíneo para que todo el aire pase sobre ellas, con una velocidad
de 2.5 m/s, que garantiza una buena mezcla;
•
Detrás de las lámparas, colocar una cámara con un tiempo de retención de 60 segundos para
permitir la oxidación de las moléculas responsables por los olores;
•
Baja velocidad del aire en la cámara de retención, para permitir la decantación de humedad;
•
Exponer el aire a ser tratado a la radiación ultravioleta sobre un radio de 2 m, para obtener el
máximo efecto bactericida.
El sistema utilizado tiene las siguientes características:
-
Caudal de aire
Tiempo de retención
Volumen cámara de retención
No. tubos luz UV
Potencia consumida
Promedio de vida de los tubos
1530 m3/h
60 s
25,5 m3
9
0,2 kw/h
1 año
Como los tamices rotativos en Hutt Valley se encuentran a 2,5 m encima del suelo, para permitir
que el efluente de los tamices salga por gravedad hacia el pozo de succión de las bombas, existe
espacio suficiente por debajo de los tamices para la instalación de la cámara de retención.
La descarga del aire tratado hacia la atmósfera se realiza a través de una chimenea.
30
En la práctica se observaron algunos problemas en el sistema de ventilación (Dickens, J.C.H., et.
al., 1985). Aunque los sistemas de entrada de aire en las coberturas de fibra de vidrio fueron diseñados
para mantener una velocidad de 0,5 m/s en cada una de ellas (velocidad en la cual los aerosoles no
pueden escapar desde dentro de la cobertura), la velocidad real es menor, debido a que las fugas de
aire alrededor de las coberturas y en los canales de entrada y salida han sido mucho mayores que los
previstos. Por otro lado, se percibieron otras fuentes de olor: el sistema de drenaje está conectado con
el sistema de aguas residuales, a través de sifones con sello de agua. En diversas oportunidades existe
pérdida de agua de los sellos, por infiltración o por acción de corrientes de aire; en determinadas
condiciones de viento, el efluente gaseoso de la chimenea puede entrar nuevamente en el edificio, a
través de los ventiladores.
Otras opciones clásicas para la eliminación de olores serían:
•
Uso de carbón activado: su capacidad de adsorción para los compuestos generadores de olor en el
aire es relativamente pequeña. Conforme lo citado por J.R. Fitzmaurice et al. (1981), para tratar el
caudal de 1 530 m3/h de aire "sucio" de la planta, sería necesario un recinto con más de 400 m3 de
capacidad, que contenga filtros de carbón activado;
•
El uso de columnas de tratamiento, con productos químicos, como hipoclorito de sodio, agua
oxigenada, cal, etc., presenta costos elevados de operación y también tiene problemas de
mantenimiento, debido al alto poder corrosivo del H2S.
8. PROCEDIMIENTOS PARA LA DISPOSICIÓN DE LOS MATERIALES REMOVIDOS EN LOS
MILITAMICES
La cantidad de material removido diariamente en una instalación de tamices rotativos dependerá
del caudal de agua residual a tratar, de sus características, especialmente, del material particular
presente en el agua residual y de la abertura de los militamices.
En el caso de las instalaciones de Hutt Valley, en Nueva Zelandia, se retiran 4 500 kg de residuos,
equivalentes a 5,3 m3 por día, para un caudal promedio de agua residual de 40 000 m3 diarios, lo que da
una proporción de 100 ml/m3, aproximadamente.
En la Planta de Pre-acondicionamiento de Santos, con tamices de abertura de 1,5 mm, el volumen
de residuo que se retira es de 5,7 m3 por día, para un volumen promedio diario de agua residual de 121
000 m3, es decir, en una proporción de 40 ml/m3.
Las características del material que se retira varían bastante de lugar a lugar, debido a que
dependen por un lado de los hábitos alimenticios de la población y, por el otro, de la presencia eventual
de industrias con efluentes directamente conectados a la red de alcantarillado doméstico, que
contribuyen sustancialmente con fibras, partículas de grasa u otros materiales gruesos.
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En el caso específico de Santos, los residuos consisten básicamente de granos de porotos, maíz,
fibras y semillas de naranja, restos de vegetales, plásticos diversos, filtros de cigarrillos, partículas
grasientas, etc.
En la Región de la Gran Tel-Aviv, el material que se retira a través de tamices con abertura de
0,75 mm está conformado por materia fecal, restos de alimentos (huesos, granos de maíz, pedazos de
cáscara y semillas de naranja y tomate), filtros de cigarrillos, fibras, astillas de madera y otros materiales
no identificables.
En Hutt Valley, los residuos están conformados por 80 a 90% de papel, y el resto por materia fecal,
restos de vegetales, plásticos, tampones y absorbentes íntimos.
Los destinos que puede darse a estos materiales son diversos. Uno de ellos es el secado y
posterior incineración. El poder calorífico de esos residuos, no obstante, es muy bajo, tornando esta
alternativa como la más cara. Otra alternativa, más simple, es la de considerar al material de forma
semejante a la basura doméstica, por su naturaleza y, como tal, puede ser dispuesto en rellenos
sanitarios, junto con la basura de la ciudad. Una tercera alternativa es su utilización en procesos de
compostificación.
En las instalaciones de Hutt Valley, Nueva Zelandia, el material que se retira de los tamices
presenta las siguientes características: en la salida de los tamices posee un contenido de 10 a 12% de
sólidos. Después de dejar drenar por 10 a 15 minutos, presenta de 12 a 14% de sólidos. Su densidad
es de 0,9 kg/l en la salida de los tamices y de 0,8 kg/l después de drenado. Su poder calorífico es de 16
a 21 MJ/kg, en base seca, y posee un contenido de cenizas de 3%, también en base seca.
Para que estos residuos mantengan combustión exotérmica, sería necesario eliminar todavía más
agua, hasta alcanzar el orden de 23% de contenido sólido, garantizando así una combustión
autosustentada todo el tiempo. Se debe resaltar, sin embargo, que en el caso específico de esos
residuos, el contenido de grasas es de 20% en base seca, porque el agua residual recibe también
efluentes de instalaciones de procesamiento de carne y porque los tamices de abertura fina utilizados
(0,5 mm) propician una mayor eficiencia en la retención de aceites y grasas.
El material que se retira de los tamices es llevado por un sistema de transporte tipo tornillo de
rosca sin fin hacia la unidad de prensas, formado por dos prensas "Contra-Shear". Estas prensas son
del tipo pistón con movimiento de avance y retroceso a velocidad constante y admiten residuos en cada
movimiento, comprimiéndolos contra un cilindro con ranuras de 0,5 mm, con una tapa en su fondo,
bloqueada mecánicamente. Cuando la prensa completa su capacidad, el fondo se abre y el material
compactado se retira (Dickens, 1985). No obstante que la presión de la prensa puede ser ajustada
hasta 76 kg/cm2 se ha verificado que la presión máxima de trabajo debe ser del orden de 40 kg/cm2,
reduciendo la humedad de 85 a 75%, aproximadamente. A mayores presiones, el material sólido tiende
a ser expulsado a través de las ranuras de la prensa (Bannatyne, 1985).
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Estos residuos sólidos son posteriormente colocados en contenedores cilíndricos de 2 m de
diámetro por 5 m de largo, para su transporte final a un relleno sanitario. Los contenedores poseen una
abertura longitudinal en su parte superior, por donde se introduce el material. Cuando el nivel alcanza
un valor determinado en su interior, un sensor acciona el mecanismo de avance del cilindro, por una
distancia prefijada, permitiendo así que los residuos sólidos se distribuyan uniformemente en todo el
contenedor.
En la Planta de Pre-acondicionamiento de Aguas Residuales de Santos/San Vicente, Brasil, los
materiales que se retiran de los tamices son llevados por medio de correas transportadoras hacia el
extremo de la instalación, donde caen por gravedad dentro de contenedores. El fondo de los
contenedores tiene un sistema de drenaje removible que permite la salida del exceso de líquido que
impregna los residuos tamizados. Los residuos son transportados en esos mismos contenedores hacia
el relleno sanitario, donde son dispuestos y mezclados con la basura de la ciudad.
El porcentaje de sólidos secos en esos residuos es de 21%, en promedio.
Estos materiales no exhalan olores intensos y, por lo tanto, no generan reclamos por parte de la
población cuando son transportados a través de la ciudad para su destino final.
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9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
−
ALCHALDEAN INTERNATIONAL PTY. Ltd. AUSTRALIA (1987).
Treatment and Disposal Scheme. Technical Report.
−
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA). American Water Works Association
(AWWA) (1980). Water Pollution Control Federation (WPCF). Standard methods for the
examination of water and wastewater. 15 ed. Washington, D.C. (US), APHA, 1980. pp 1134.
−
BANNATYNE, A.N. Hutt Valley Drainage Board (1985).
Conference, New Zealand.
−
BANNATYNE, A.N. & SPEIR, J. (1986). Milliscreening, a Pretreatment Option for Marine Disposal.
Marine Disposal Seminar, Rio de Janeiro, Brazil.
−
BRITTO, Evandro Rodrígues de. (1972). Novo método de determinaçao de sólidos flutuantes. En:
Congresso Interamericano de Engenhária Sanitária, 13. Guanabara. Secretaria de Obras Públicas
(Rio de Janeiro, Brazil). pp 19.
−
DICKENS, J.C.H. (1985). Hutt Valley Drainage Boards's Milliscreen Treatment Plant; A Design
Review. New Zealand (NZ), s.n. p. 22.
−
FITZMAURICE, J.R. & HEDGLAND, R.M. (1981). Milliscreen Treatment of Municipal Wastewaters.
Transactions of the New Zealand Institution of Engineeers Incorporated, Vol. 8-2/CE. July 1981,
traducido y presentado por Ludwig, G.R. y Almeida, S.A.S. en Engenhária Sanitária, Rio de Janeiro,
Vol. 21, No. 2. Abril/Junio 1982, pp. 232-240.
−
GARCIA-AGUDO, E.; AMARAL, R. & BERZIN, G. (1986). Evaluation of the Efficiency of
Santos/Sao Vicente Preconditioning Station for Oceanic Submarine Outfall. Marine Disposal
Seminar, Rio de Janeiro, Brazil.
−
GARCIA-AGUDO, E.; AMARAL, R. & BERZIN, G. (1986). Avaliaçao da Eficiencia da Estaçao PreCondicionadora do Sistema de Disposiçao Oceanica dos Esgotos de Santos/Sao Vicente. Revista
DAE, Vol. 46, No. 146.
−
IDRACOS. (Sin fecha). Manual de instalación, uso y manutención de militamices "Idrascreen".
−
JOSA, F. (1974). Descripción de experimentos sobre materiales flotantes. Comunicación personal.
Barcelona, España.
−
LUDWIG, H.E. & ONODERA, B. (1962). Scientific Parameters of Marine Waste Discharge.
Presented at the First Biennial International Conference on Water Pollution Research, London.
−
SABESP, Companhia de Saneamento Básico do Estado de Sao Paulo (1983).
Operaçao da E.P.C..
−
SHELEF, G. et al (1975). The Use of Rotor Straining Chlorination Prior to Marine Discharge of
Wastewater. 3rd. Int. Congress on Marine Municipal and Industrial Wastewater Disposal, Sorrento,
Italy.
−
STEVEN, FITZMAURICE & PARTNERS (1979). Milliscreening of Hutt Valley Sewage, Preliminary
Summary of Technical Evaluation. Contra-Shear Developments Ltd.
Timaru City Wastewater
Milliscreen Professional Engineers
Manual de