Estudio sobre la depuración de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volantes zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.

8. ESCALADO DE LA PLANTA INDUSTRIAL

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8.1. Introducción. Es bien conocido, que en la industria química y farmacéutica los procesos comerciales se basan en resultados experimentales, obtenidos a escala de laboratorio y de planta piloto. Un cambio de escala satisfactorio podría requerir un aumento progresivo de la escala hasta alcanzar el nivel industrial pero esto proceso sería muy costoso. Las diferentes metodologías de cambio de escala tienen el objetivo de poder anticipar los efectos de cambio de escala, e introducir las variaciones requeridas en el diseño de los equipos. Por lo tanto, se comprende que un proceso de cambio de escala, es complicado, debido a la combinación de múltiples factores: las ecuaciones representativas del proceso no se pueden resolver, los parámetros físicos y químicos están interconectados, las soluciones que se obtienen a nivel de laboratorio o incluso de planta piloto pueden no ser validas a nivel industrial... etc. La complejidad del proceso y el nivel de conocimiento previo del proceso suelen fijar el factor de escala, que será tanto más grande cuanto menor sea el conocimiento del proceso. Cuando el conocimiento previo del proceso es grande se suelen utilizar factores de escala del orden de 10. En reactores químicos se pueden llegar a utilizar factores de escala de 50-80000, mientras que en el caso de reactores biotecnológicos, de un desarrollo industrial más reciente los factores de escala pueden ser mucho mas elevados como puede ser para el caso de las plantas de tratamiento biológico de aguas residuales.

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La finalidad del cambio de escala es la selección de las condiciones de diseño que aseguren que el efecto de las distintas variables sobre el proceso conduzca a los resultados deseados. En nuestro caso, vamos a aplicar la teoría de la similitud para determinar el factor de escala.

Teoría de la similitud. La base del concepto de similitud se puede expresar con la siguiente relación lineal: m´= k m Donde k es el factor de escala, que relaciona el valor de una variable en cada una de las escalas utilizadas. La similitud se clasifica en función de la naturaleza de las variables que obedecen a la ecuación anterior, de forma que esta puede ser: -

Similitud geométrica.

-

Similitud dinámica.

-

Similitud térmica.

-

Similitud másica.

-

Similitud bioquímica.

La similitud estricta entre dos sistemas de distinto volumen es imposible. La teoría de la similitud conjuntamente con el análisis del régimen de operación ha guiado a la formulación de una serie de criterios que son los más utilizados en el cambio de escala. Así, muchos trabajos se han basado en mantener constante por una parte la proporcionalidad geométrica, y en mantener constante en ambos reactores una de las siguientes variables:

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- Agitación. - Coeficiente volumétrico de transferencia de materia. - Tiempo de residencia.

8.2. Escalado de los caudales de operación. A partir de los resultados obtenidos en la planta piloto se procede al diseño de la planta que finalmente va a utilizarse para el tratamiento de los lixiviados a escala industrial. El caudal de operación de lixiviados sin diluir es de 5 m3/día, o 208 L/h lo que supone un caudal un 594 veces superior al de operación en la planta piloto. Suponiendo que se mantengan las proporciones de las distintas dosificaciones los distintos caudales con lo que se va a operar son los siguientes (Tab 8.2.1): Q (l/h) Q (g/h) Q (Kg/m3) F0

208

Qr

1871

Suspensión zeolita (10 g/L)

665

6653

32?

Coagulante (30 g/L)

64,2

1925

9,25

Floculante (0,25 g/L)

18,84

4,71

0,023

Fango

125 Tab 8.2.1

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Para el caso de las zeolitas se plantea la posibilidad de dosificarlas directamente sin formar una suspensión previa, ya que esta parece una alternativa más económica y simple. En cualquier caso, el caudal de zeolitas no puede saberse a priori, ya que este depende del pH de la alimentación el cual puede sufrir variaciones, el caudal utilizado para el diseño ha sido el de los resultados obtenidos en planta piloto, aplicando un factor de escala (Graf 8.2.1).

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Graf 8.2.1.

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8.3. Diseño de la planta industrial. 8.3.I Pretratamiento. El primer paso en la depuración del agua residual ha de consistir, lógicamente, en una eliminación de materias gruesas cuya presencia en el efluente perturbaría el tratamiento total y el eficiente funcionamiento de las máquinas, equipos e instalaciones de la estación depuradora, para ello se van a utilizar rejillas de desbaste a la entrada al proceso, que retengan estos cuerpos de gran tamaño.

8.3.I.1 Rejillas de desbaste y tamizado. En el canal de entrada del agua a la planta depuradora nos encontramos primero con una reja de gruesos y posteriormente con un tamiz de finos. Se ha diseñado a la entrada un by-pass general de la instalación en caso de avería en la estación depuradora. El desbaste se realiza por medio de rejillas y tiene como objeto retener y separar los cuerpos voluminosos flotantes y en suspensión, que arrastra consigo el agua residual.

Se consigue así: • Eludir posteriores depósitos. • Evitar obstrucciones en canales, tuberías y conducciones en general.

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• Interceptar las materias que por sus excesivas dimensiones podrían dificultar el funcionamiento de las unidades posteriores (medidor de caudal, decantadores, etc.). • Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores. Las rejillas pueden clasificarse, con arreglo a distintos criterios, en: •

Horizontales, verticales, inclinadas y curvas.

•

Finas, medias y gruesas.

•

Fijas o móviles.

•

De limpieza automática, semiautomática o manual.

Por razones de mantenimiento y explotación es recomendable evitar la colocación de rejas de limpieza manual. Hoy en día ya existen en el mercado rejas provistas de sistema automático de limpieza y extracción de residuos a un contenedor que dan excelentes resultados. El automatismo del sistema limpiador puede ser regulado. •

Con intervalo de tiempo fijo.

•

Con intervalo de tiempo modificado con arreglo al grado de obstrucción de

la rejilla.

Sí se recomienda no obstante la colocación de una reja de seguridad manual (separación entre barrotes 100 mm) para que en caso de fallo del sistema de limpieza automática de la reja, no se produzcan inundaciones.

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Aunque no existe un criterio único para la delimitación de los tipos de rejillas finas medias o gruesas, se pueden considerar como rejillas finas aquellas en que la separación libre de aberturas es inferior a 1,5 cm. La distancia entre barras, en las llamadas rejillas de separación media, oscila entre 1,5 y 5,0 cm. Son las más empleadas en la actualidad, puesto que retienen la mayor parte de las sustancias arrastradas que no pueden eliminarse por sedimentación, y son las que se ha decidido instalar.

El parámetro de control fundamental en la comprobación de rejillas es la velocidad de paso del agua entre los barrotes.

Se recomiendan las siguientes velocidades de paso a caudal medio:

Vr (Qm) > 0,6 m/s. Vr (Qm) < 1,0 m/s (con limpieza a favor de corriente). Vr (Qm) < 1,2 m/s (con limpieza en contracorriente).

Calculado el ancho del canal de entrada a la planta en función del caudal de diseño, para evitar un aumento de la velocidad de paso como consecuencia de la colocación de unas rejillas (con la consecuente reducción de la sección de paso) será necesario el establecer un sobreancho del canal en el punto de colocación de las rejas. El ancho del canal en la zona de rejillas puede calcularse por la fórmula, siguiente:

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Donde: a: ancho de los barrotes de la rejilla (mm) b: ancho del canal en la zona de rejilla (mm) c: ancho del canal de entrada (mm) s: separación útil entre barrotes (mm)

Se suponen los siguientes datos: c : 500 mm s : 30 mm a : 10 mm

Por lo tanto el ancho del canal en la zona de rejillas resulta el siguiente:

b=(

500 − 1)(30 + 10) + 30 = 657mm 30

El número de barras vendrá dado por:

n=

657 − 30 = 15barras 10 + 30

Debe preverse un porcentaje de atascamiento del 10 al 40% y, en redes unitarias, posibles obstrucciones por aporte elevado de sedimentos durante el comienzo de las lluvias. Una vez conocido el caudal de operación la perdida de carga que se producirá en las rejas puede obtenerse a partir del siguiente gráfico.

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Si se opera como está previsto con una velocidad de 0.6 m/s para el caudal medio y un paso libre de 3.0 cm la perdida de carga oscilará entre 1.2 cm para rejas limpias y 2 cm para rejas sucias. El sistema cuenta con un dispositivo de limpieza automática con agua de red, que permite arrastrar aquellas partículas de mayor tamaño que queden retenidas en el tamiz, y que no llegan a ser arrastradas hasta el depósito de recogida de gruesos.

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8.3.II. Tanque de homogenización. El diseño de la planta depuradora industrial debe prever que se produzcan puntas de máxima y mínima producción de lixiviados, por lo que para poder operar con seguridad y continuidad se instala un tanque de homogenización que nos permita operar a un caudal cte, así como realizar un pretratamiento de dilución y aireación de la alimentación al proceso. El volumen del depósito se calcula a partir de la condición de que el tanque ha de ser capaz de almacenar la producción de todo un día, operando al caudal nominal, de 5m3/día de lixiviado concentrado.

El volumen del tanque será por lo tanto el producto del tiempo de residencia hidráulico por el caudal nominal, mas el efluente necesario para la dilución al 10%.

V = (5

m3 1día ) × 10 = 50m3 día

Pero además, se va a sobredimensionar el tanque para hacer frente a caudales superiores al nominal, por lo cual se va a usar un factor corrector del 30%. V = 50 × 1.30 = 65m3

La geometría del tanque de homogeneización debe evitar diseños alargados, para facilitar la homogeneización, por lo que se decide que su sección sea circular.

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Imponiendo la condición geométrica de que la altura del depósito sea igual al doble del radio de éste, se ha decidido que las dimensiones del depósito sean las siguientes:

R=2m H=6m Con estas dimensiones el volumen del deposito es de 75,4 m3, si bien el volumen efectivo será algo menor. El depósito será de hormigón debido a su coste y su alta resistencia al ataque químico.

Se instalará una arqueta de recogida de aguas, para la recogida de aguas de lavado, rebose, etc…

Instrumentación del tanque de homogenización.

El depósito cuenta con dos sondas de medida de nivel, de tipo flotador, que informarán al sistema de control de cuando se alcancen los niveles de máximo y mínimo, para enviar una señal de alarma y parar la planta respectivamente.

Para conseguir una buena homogeneización y evitar la acumulación de fangos en el fondo es necesario mezclar los vertidos adecuadamente. Esto se puede realizar mediante una agitación o mediante una aireación.

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Se ha decidido utilizar la mezcla por aireación ya que es un método de mezcla más intensivo que el realizado con agitadores de hélice. Además, se puede conseguir una pequeña oxidación química mediante la introducción de oxígeno, presentando menos problemas de olores puesto que éstos además de agitar introducen oxígeno. El sistema consiste simplemente en una soplante que impulse aire del medio a través del lixiviado, funcionando a intervalos de tiempo periódicos controlados por un reloj.

Por supuesto, hay también una bomba de elevación que bombea el efluente a tratar desde este tanque de homogenización hasta el depósito de dosificación del coagulante, y a posteriori, por efecto de la gravedad, debe de circular hasta el clarificador.

El caudal de operación se regula desde el cuadro de control de la planta, para evitar el coste de instalar un transductor desde el sensor de caudal hasta el cuadro eléctrico. Se ha decidido que desde el cuadro eléctrico se realicen las regulaciones de funcionamiento de la bomba, y así variar éstas en función de una tabla caudal-revolución de la bomba conocida.

El caudal de operación fijará a su vez, a través del controlador del proceso, los caudales de dosificación, considerando despreciables las oscilaciones en la calidad del lixiviado a tratar, por lo que las dosificaciones serán siempre constantes para un mismo caudal de alimentación.

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Esta alternativa permite sintonizar el controlador con un menor tiempo de respuesta, pero tiene el inconveniente de que no se detectan posibles errores aguas abajo de la bomba de alimentación.

Para evitar posibles errores, se instala un medidor de caudal electromagnético, después de la bomba, cuyas especificaciones técnicas se incluyen en el anexo.

8.3.III. Deposito de recogida de efluente tratado. Se ha decidido instalar un depósito de recogida del efluente tratado para utilizar este efluente para disolver el floculante comercial, con la consiguiente reducción del consumo de agua, y la obtención de un mayor rendimiento en la depuración de los lixiviados, así como para labores de mantenimiento como puede ser el lavado. El depósito dispone de un sensor de nivel superior de tipo flotador para anular la alimentación a éste cuando se alcance el nivel superior y evitar así que rebose. En la parte inferior del depósito se instala un conducto de salida para la purga del efluente cuando sea necesario para labores de mantenimiento, así como para la descarga hacia los depósitos de preparación de los aditivos. En este conducto se instala una válvula de regulación para regular el caudal que se recircula. El depósito tiene una capacidad de 5 m3 y debe ser de un material resistente como puede ser el poliéster reforzado con fibra de vidrio.

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8.3.IV. Almacenamiento de las sustancias químicas. El almacén se ubica lo más cerca posible de los equipos de dosificación, para ahorrar tiempo y esfuerzo en el traslado de las sustancias químicas. La capacidad del almacén será suficiente para abastecer la planta por lo menos durante un mes. Para el almacenamiento de sustancias secas embolsadas como es el caso de la cal, deberá disponérselas apiladas y sobre tarimas de madera para aislarlas de la humedad del piso y de las paredes. Cuando se trata de una pequeña tolva metálica, puede evitarse que el material se aglomere si se coloca en la parte exterior de la tolva un vibrador intermitente, cuya potencia debe adaptarse al volumen de esta.

Cuando se trata de una tolva de almacenamiento de pequeña capacidad, la extracción puede hacerse manualmente, a través de un simple obturador de registro.

8.3.5. Dosificación del polielectrolito. Se va a dosificar una suspensión de 0,25 g/l de Actipol A 401, de base acuosa, con un caudal estimado de unos 38 l/h, que habrán de ajustarse, con la bomba de dosificación.

El equipo elegido es suministrado por la empresa TORO SA, y consta de los siguientes elementos:

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Tolva dosificadora de polielectrolito, realizada en acero inoxidable y situada sobre el depósito de la planta. Lleva incorporado el sistema de dosificación, constituido por un tornillo sinfín de eje hueco accionado por un motorreductor acoplado a la tolva. En la parte superior existe una tapa por la que se realiza el llenado de la tolva con el polielectrolito granulado (Fig 8.3.V.1).

Fig 8.3.V.1

Dispersador de alta capacidad, fabricado en polipropileno. Tiene forma cilíndrica con base cónica, terminando en un tramo de tubería por la cual se une al depósito. Dispone de dos entradas de agua a distinta altura para originar la turbulencia adecuada para realizar la primera mezcla con el polielectrolito evitando la aparición de grumos. Está situado sobre el depósito de la planta y debajo de la tolva dosificadora desde la cual cae el polielectrolito (Fig 8.3.V.2).

Fig 8.3.V.2

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El circuito de agua dispone de una electroválvula de control y de un manorreductor con manómetro incorporado para regular la presión de alimentación según necesidades. Además incorpora las válvulas de corte correspondientes y las de regulación de entrada de agua al dispersador. Este circuito se sitúa alrededor de la tolva.

El depósito principal sobre el que van dispuestos el resto de elementos y en el que tiene lugar la preparación y maduración del poli. Es de forma rectangular y fabricado en Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio. Dispone de una boca superior de maniobra y de una boquilla inferior de desagüe.

El agitador situado en un lateral del depósito realiza la mezcla de agua y polielectrolito en el depósito.

La dosificadora situada sobre el depósito y junto al agitador realiza la dosificación de polielectrolito ya preparado.

En el depósito existen boyas de nivel máximo, mínimo y de regulación para el control de arranque y parada automáticos del agitador, del alimentador de poli y de la entrada de agua (Fig 8.3.V.3).

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Foto de conjunto del dosificador Fig 8.3.V.3

Especificaciones técnicas:

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MODELO

PAP 1500

Capacidad máxima de preparación (Kg/h) Polielectrolito al 0,2 %

256

Polielectrolito al 0,3 %

193

Polielectrolito al 0,5 %

138

Polielectrolito al 1 % 127 Depósito Capacidad (L)

1.500

Altura (mm)

1.330

Longitud L (mm)

1.635

Anchura total A (mm)

1.095

Altura t total B (mm)

2.090

Material

P.R.F.V

Dispersador Material

Polipropileno

Tolva Capacidad (L)

20

Dosificación (L/min)

0,4

Material

Acero Inoxidable

Sinfín

Acero Inoxidable

Potencia, Kw

0,122

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Agitador Potencia, Kw

0.75

Nº Unidades

1

Material

AISI 316

Dosificadora Potencia (Kw)

0,09

Caudal Max (L/h)

115

8.3.VI. Dosificación de las zeolitas. Para el caso de las zeolitas, si se opta por dosificarlas en forma de suspensión se consume un volumen mucho mayor (665 l/h) que el de floculante (37.7 l/h), por lo que sería necesario un equipo de mucho mayor tamaño que el anterior, además de resultar mas económica la alternativa de dosificar directamente las zeolitas en forma granular sobre el efluente a tratar. A continuación, se detallan las alternativas posibles: Los dosificadores para sustancias químicas en polvo pueden ser de tipo volumétrico o gravimétrico. Para seleccionar el tipo de dosificador, se requiere tener en cuenta la precisión requerida, el tipo de producto que se va a dosificar y el rango de trabajo que debe tener el equipo, lo cual depende de las dosis máxima y mínima necesarias y de los caudales por tratar. De entre estas dos opciones se ha decidido utilizar un dosificador volumétrico debido a que nuestro producto tiende a absorber el agua del

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medio, con lo que se produciría un error usando un dosificador de tipo gravimétrico. En el caso de los dosificadores volumétricos la dósis se determina midiendo el volumen de material liberado por una superficie que se desplaza a velocidad constante. Los dosificadores de este tipo más comúnmente utilizados en la práctica son la válvula alveolar, el disco giratorio, y el de tornillo.

a) Válvula alveolar.

La válvula alveolar es un dosificador de poca precisión que se emplea en un rango de caudales de 0,5 a 1,0 m3/h.

b) Disco giratorio.

El dosificador de disco giratorio está compuesto de una base que gira a velocidad constante sobre la cual una cuchilla de ángulo regulable separa una parte del producto. Este se vierte a un depósito de preparación de la solución que debe estar equipado con un agitador. La precisión del equipo es buena, superior a la de la válvula alveolar. Se utiliza para dosificar sulfato de aluminio, cal, carbonato de sodio o de calcio. La dosis se modifica por un botón de regulación que varía el ángulo de la cuchilla. El motor puede ser de velocidad constante o variable.

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Está adaptado para la distribución (al caudal de 10 a 1.000 L/h) de reactivos que se utilizan normalmente, como sulfato de aluminio, cal, carbonato cálcico o sódico, etc (Fig 8.3.VI.1).

Fig 8.3.VI.1

c) Dosificador de tornillo.

El dosificador de tornillo está constituido por una tolva de alimentación y un tornillo de dosificación provisto de un brazo rascador que arrastra el producto a través de un tubo calibrado. Previamente, se homogeneiza el producto por medio de un agitador de paletas de eje horizontal, destinado igualmente a evitar la formación de zonas muertas a la entrada del tornillo de dosificación. La variación de la graduación se consigue cambiando la velocidad de giro del tornillo.

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La tolva de alimentación debe estar provista de un vibrador o de un sistema oscilante de frecuencia o amplitud regulables. El rango de trabajo de un dosificador de tornillo puede variar desde unos cuantos gramos hasta varios kilos por hora (Fig 8.3.VI.2).

Fig 8.3.VI.2

El dosificador elegido ha sido uno de tornillo por la precisión que garantiza y costes. La dosificación de las zeolitas ha de ser una función de la señal recibida del controlador de pH, por lo que se ha de poder regular la velocidad de giro del tornillo directamente con la señal del controlador. El equipo es suministrado por la empresa ALLDOS y las especificaciones técnicas se han incluido en el anexo.

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8.3.VII. Dosificación del coagulante (sulfato de aluminio). Selección del equipo de dosificación: Estos equipos pueden ser de dos tipos: por bombeo y por gravedad.

a) Sistemas de dosificación por bombeo.

Este tipo de bombas se caracteriza porque su caudal puede regularse modificando la cilindrada o la velocidad (cadencia de funcionamiento). Los más usuales son las bombas de doble pistón y de diafragma. La bomba dosificadora de pistón es muy precisa, pero debe emplearse con cuidado en el caso de productos abrasivos o muy corrosivos (silicato de sodio, cloruro férrico,etc.).

Según el tipo de bomba (diámetro del pistón, curva característica y cadencia de funcionamiento), el caudal de operación puede oscilar entre varias decenas de mililitros y algunos miles de litros por hora.

La bomba dosificadora de diafragma es de gran precisión —aunque es ligeramente menos precisa que la bomba de pistón— y se utiliza para líquidos corrosivos, tóxicos, abrasivos, cargados o viscosos. Puede estar provista de una membrana simple o doble.

El caudal de este tipo de bombas dosificadoras, a grandes presiones, puede llegar hasta 2.500 litros por hora (8.3.VII.1).

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Bomba dosificadora de membrana. 8.3.VII.1

La bomba elegida ha sido una de membrana, capaz de suministrar con suficiente precisión los 64.2 L/h necesarios. La elegida ha sido el modelo 221-60 del suministrador alldos cuyas especificaciones técnicas se han incluido en el anexo. El coagulante se almacenará en un depósito adecuado para el producto, el utilizado por el suministrador puede ser válido. Así mismo se instalará un interruptor de nivel tipo flotador para aviso y protección de la bomba dosificadora.

8.3.VIII. Dosificación automática para corregir el pH. Instrumentos necesarios: - Un analizador del pH del agua con señal de salida 4-20 mA. - Un dosificador de pH capaz de dosificar zeolitas en función de una señal recibida de 4-20 mA. - Un controlador.

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La marca del medidor de pH que se empleará será Dosapro Milton Roy, con sonda industrial M-1D y transmisor APP. Las características del transmisor-regulador de pH empotrable y de la sonda serán: •

Transmisor-regulador de pH empotrable: Caja:

96 x 96 mm, empotrable

IP-30 Indicador a ½”

•

Escala de medición:

0 – 14 pH

Salida analógica:

4 – 20 mA

Alimentación:

230 V – 50 Hz

Sonda de pH: Cuerpo de PFS Bulbo de vidrio protegido por un terminal pH:

0 – 14

Presión máxima:

6 bares

Conexión mediante tubo Longitud:

140 mm

Este sistema consiste en la toma de muestra para su análisis con el pHmetro, esta toma puede hacerse aguas arriba o aguas abajo del punto de inyección de las zeolitas procedentes del dosificador, según se quiera implementar un sistema de control anticipativo o por realimentación. Cada uno de estos sistemas tiene sus ventajas e inconvenientes. Si se usa un sistema anticipativo, se puede ajustar mejor el pH en todo momento al deseado, al enviar la orden de dosificar la cantidad de zeolita que se prevé necesaria. Sin embargo, si se da algún fallo en el proceso aguas abajo del punto de medida, este

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no será detectado y por lo tanto, no se efectuará la acción correctiva correspondiente. En el control por realimentación la toma de muestra se hace aguas abajo, con lo cual se evita este problema, pero la acción correctora ejecutada no afectará al proceso hasta transcurrido un tiempo al menos igual al tiempo de residencia del proceso. La señal procedente del analizador se envía al controlador, al cual se le ha fijado un punto de consigna, que en este caso será de un pH aproximado de 8, y que determina por diferencia con la señal del analizador la señal a la electroválvula o a la bomba de dosificación correspondiente. En el caso de que se desease variar la dosis de zeolita por m3 de agua a tratar, superior o inferior bastaría con cambiar el punto de consigna del controlador. De estas dos opciones, se ha elegido operar con un control por realimentación ya que no se esperan cambios bruscos en el pH de la alimentación al operar con un tanque de recogida de los lixiviados previo al tratamiento, y contar con un margen de pH lo suficientemente amplio para poder aceptar pequeñas oscilaciones de éste. También puede utilizarse una combinación de ambos sistemas u otros algoritmos de control más avanzados si bien no es necesario un control tan preciso, y se reducen de esta forma los costes del sistema.

Sistemas similares de control pueden utilizarse para la dosificación de coagulante y floculante, si bien, en este caso el coste de los analizadores en línea es muy superior por lo que en un principio se ha optado por fijar los valores óptimos que han sido obtenidos por ensayos previos de Jar-test.

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8.3.IX Tanques de mezcla.

Los tanques deben proyectarse en una sola hilera. La altura a la que se coloquen los tanques depende del tipo de dosificador. Si se va a aplicar la solución por bombeo, los tanques pueden estar ubicados directamente sobre el piso de la sala, pero si la aplicación es por gravedad, el fondo del tanque debe coincidir con el nivel de la tubería de entrada al dosificador. Como en nuestro caso la dosificación es por bombeo, se han colocado directamente sobre el tramex metálico del suelo. Se van a utilizar dos tanques de mezcla, uno para la dosificación del coagulante y las zeolitas en el que se operará con una fuerte agitación y un segundo para la dosificación del floculante con una agitación menos intensa. El volumen de ambos se determina a partir del tiempo de residencia con el que se desea operar en cada uno. • Volumen del tanque de coagulante y zeolitas. V = Q × tr tr = 20 min = 0,33h V = 2.204 L / h × 0,33h = 7.35l

El volumen de tanque más próximo suministrado es de 1.000 L que es el que se ha decidido usar.

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• Volumen del tanque del floculante. V = Q × tr tr = 5 min = 0, 083h V = 2.268L / h × 0, 083h = 189 L

El de tanque más próximo suministrado es de 200 L que es el que se ha decidido usar. Las especificaciones de cada uno de estos tanques, suministrados por la compañía ALLDOS, se han incluido en el anexo de equipos.

Los tanques se han de montar con la salida a una altura sucesivamente menor para facilitar el flujo del efluente, para lo cual se han usado soportes de distinta altura sobre los que instalar los depósitos.

8.3.X. Tuberías y accesorios.

Las tuberías se han seleccionado de forma que se opere a una velocidad de 0,5 m/s para el caudal medio, así que el diámetro de diseño es el siguiente:

3

4 × 6,39 × 10−3 m 4Q s = 0, 04m = 4cm = 1,57" ; 1, 5" φint = = m πv π × 0,5 s

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El diámetro interno más próximo es el de una pulgada y media y es el que se ha seleccionado ya que un diámetro superior aumentaría los problemas de atascos. El material de construcción ha sido el polietileno reforzado de vidrio suministrado por la empresa Uralita, cuyas características se detallan en el anexo. Además de las tuberías de operación se han instalado las tuberías necesarias para el correcto funcionamiento de la arqueta de la depuradora. Las válvulas, suministradas por el mismo fabricante, se han seleccionado de bola y roscadas.

8.3.XI. Bombas de alimentación y recirculación.

Para el bombeo de la alimentación y la recirculación de efluentes y fangos se van a emplear dos tipos de bombas del catálogo de la empresa HYDREUTES con el que se pueden realizar todas estas operaciones. Los dos modelos elegidos son: § Bomba RW: bomba vortex. De extraordinaria calidad para bombear sólidos, hace que esta bomba sea elegida para aplicaciones difíciles. Pueden bombear sólidos muy grandes y pesados. Materiales fibrosos, grasas y fangos son bombeados con facilidad. Esta ha sido la bomba elegida para el bombeo de los fangos.

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§ Bomba RT: bomba turbotex. El impulsor de canal espiral cerrado con diseño antiatasco y autolimpiante proporciona un bombeo efectivo en particular para materiales fibrosos y al mismo tiempo simplifica los coste de mantenimiento y de servicio. Esta ha sido la bomba elegida para el bombeo de la alimentación y la recirculación del efluente. • Bombas rt. Las bombas con el turbotex autolimpiable son una versión mejorada de las de impulsor en espiral. Combinan el mejor bombeo de sólidos con el más bajo consumo de energía, y son de aplicación en líquidos altamente cargados como en los que están ligeramente contaminados. Su capacidad de reducir el riesgo de destrucción de los sólidos bombeados las hacen válidas para trabajar con fangos biológicos. La pala del impulsor se extiende hasta el lado de succión. Esto proporciona a la pala el mantener su filo casi paralelo a la dirección del flujo que es introducido a través del impulsor. Los materiales fibrosos no se enganchan en la pala, sino que se deslizan por el filo hacia el paso del impulsor, haciendo que la bomba se autolimpie. El rendimiento obtenido es elevado, por lo que requieren un motor mínimo-optimizado y un consumo de energía moderado. El impulsor cerrado con dos anillos de desgaste en serie elimina completamente la necesidad de reajustes.

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El anillo de desgaste externo protege al interno de la abrasión y del desgaste. El anillo interno tiene la misión de no retener los sólidos y prevenir los atascos. Para la elección del modelo dentro el tipo de bombas RT podemos utilizar el siguiente diagrama (Fig 8.3.XI.1):

Fig 8.3.XI.1

Para un caudal nominal de operación de 0,5 L/sec es suficiente utilizar el modelo RT20 que garantiza también que se pueda operar con un caudal mucho mayor.

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• Bombas rw.

Este impulsor esta diseñado para bombear una amplia variedad de líquidos con sólidos en suspensión. Su construcción estándar es fundición. Se usa para agua residual y otras aplicaciones de agua sucia, para bombear grandes sólidos o grandes concentraciones de sólidos, materiales fibrosos, medios viscosos y pesados y fangos. Las partes hidráulicas o la bomba completa están disponibles en materiales especiales medio agresivos o corrosivos. El impulsor ofrece un paso libre a través de la voluta, en la cual un fuerte vortex se crea para impulsar la mayoría de los sólidos. Los materiales fibrosos son repelidos radialmente desde las palas del impulsor y no pueden engancharse en él. El fuerte vortex no queda confinado en la voluta, también alcanza al agua cercana. Los sólidos pesados no quedan abajo en el pozo, son elevados y bombeados, incluso en el caso de bajo caudal. Los fangos pesados son removidos y se hacen así bombeables. La ausencia de pasos estrechos elimina los problemas de un posible bloqueo. No se requieren reajustes o reemplazamiento de los anillos de desgaste para recuperar las características. Esto garantiza una curva Q-H estable a largo plazo sin el más mínimo mantenimiento. Para la elección del modelo dentro el tipo de bombas RT podemos utilizar el siguiente diagrama (Fig 8.3.XI.2):

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Fig 8.3.XI.2

Para un caudal nominal de operación de 0,6 L/sec es suficiente utilizar el modelo RW20 que garantiza también que se pueda operar con un caudal mucho mayor.

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8.3.XII. Clarificador. Se ha seleccionado un clarificado con lamelas que nos permite una gran superficie de contacto para favorecer la formación de flóculos de gran tamaño que sedimenten por gravedad, recogiendo por rebose en la parte superior el efluente clarificado, todo ello con un área proyectada del equipo mínima. El proceso es el siguiente, los flóculos formados en el depósito de dosificación del floculante previo al decantador, fluyen hacia el equipo a través de un canal entre la pared y las placas inclinadas, cuyo rebose representa la entrada al clarificador, evitándose así que pudiera darse un retroflujo que devolviese parte de los flóculos al depósito previo. El agua llega a la zona central del fondo del sedimentador y asciende verticalmente depositándose los floculos sobre la superficie de las placas deflectoras, deslizándose hacia abajo finalmente cuando alcanzan un tamaño suficiente, hasta el fondo donde se concentran y purgan de forma intermitente, para evitar que puedan devolverse parte de éstos en el proceso (Fig 8.3.XII.1). El levantamiento de los fangos puede darse también por otras causas, como una nitrificación si se deja demasiado tiempo parado el proceso, una modificación importante en la calidad del efluente alimentado o cambios de temperatura y caudal.

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Fig 8.3.XII.1 Fotografía del clarificador

El relleno en forma de placas inclinadas instalado para aumentar la superficie de contacto y densidad de los fangos está fabricado en polietileno reforzado con un soporte de acero inoxidable instalado a con ángulo de 55º y una separación de una pulgada (Fig 8.3.XII.2).

Fig 8.3.XII.2 Relleno del clarificador

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El agua clarificada escapa por la parte superior vertiendo en un canal construido a lo largo de todo el perímetro, a través de un vertedero de entallas triangulares de 60º y 60 mm de altura, protegido con pantalla de detención de flotantes. De esta manera se evita la creación de corrientes preferenciales de salida. El equipo es suministrado por la empresa DINOTEC que proporciona los siguiente modelos de entre los que se ha seleccionado el primero por tratar un caudal mas próximo al deseado.

Dispositivos de extracción de fangos

Los fangos obtenidos en el tratamiento se concentran en el fondo del clarificador. Estos fangos pueden extraerse mediante un dispositivo de purga continua, pero es preferible evacuar de forma intermitente, los fangos que sedimentan. La frecuencia de las purgas puede regularse mediante un aparato de relojería o por un programador regulable, adaptado a las condiciones de funcionamiento del decantador.

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El caudal instantáneo, es mayor con las purgas discontinuas, siendo necesario disponer de una carga suficiente para conseguir velocidades elevadas en las tuberías y evitar así todo riesgo de obstrucción. Generalmente, las válvulas automáticas de extracción son válvulas de membrana, de asiento o de paso directo, con accionamiento neumático, o hidráulico. Por su paso sin obstrucciones, se usan mucho

las

válvulas

tipo

PIC

de

DOSAPRO,

constituidas

esencialmente por un manguito cilíndrico sujeto por dos bridas (Fig 8.3.XII.3).

Fig 8.3.XII.3

El cierre se consigue aplicando, en la parte exterior del manguito la presión creada por un fluido (agua o aire), la cual, al aplastar el manguito, garantiza su perfecta estanqueidad. En nuestro caso la válvula funcionará con accionamiento automático.

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