1.4: Tratamiento Preliminar

Resultados de aprendizaje

• Entender por qué es necesario un tratamiento preliminar
• Comparar y contrastar los diferentes tipos de métodos de tratamiento preliminar
• Evaluar los beneficios de diferentes métodos de tratamiento

Sustancias Molestas

El tratamiento preliminar es el primer paso en el tratamiento de aguas residuales crudas. Cuando las aguas residuales ingresan por primera vez a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, hay muchos materiales molestos que han encontrado su camino en el sistema de recolección. Artículos como trapos grandes, botellas, ramas de árboles y muchos otros artículos molestos se pueden encontrar en el afluente a la instalación de tratamiento. Estos artículos grandes pueden causar daños a las bombas aguas abajo, ocupar un valioso espacio en los tanques de sedimentación y pueden ser peligrosos para otros equipos mecánicos necesarios en el proceso de tratamiento. Entonces, el primer paso, o preliminar, es eliminar estos artículos grandes.

Cribado

Un método para eliminar elementos de escombros grandes es usar una pantalla de barra. Las pantallas de barras son capaces de eliminar elementos que son más grandes que el espacio entre las barras. Por ejemplo, una pantalla de barra de ¾” contendrá cualquier residuo que sea mayor de ¾” y cualquier cosa más pequeña pasará a través de ella. Los artículos comunes que se eliminan en esta etapa de tratamiento preliminar son trapos, raíces, rocas y agregados grandes, botellas, latas y muchos otros objetos grandes que pueden ingresar al sistema de recolección de aguas residuales.

Con el tiempo, los escombros recogidos detrás de la pantalla de la barra deberán ser retirados. Esto se hace ya sea de forma manual o automática. Las pantallas de barras manuales suelen tener un gran espaciado, es común entre las barras de 2” a 4”. Para limpiar manualmente una pantalla de barra, un operador utilizará un rastrillo y sacará todos los escombros atrapados detrás de la pantalla de la barra. Esto puede ser extremadamente laborioso y peligroso ya que el operador está levantando objetos pesados sobre una zanja abierta. Idealmente, una planta de tratamiento de aguas residuales tendrá dos o más canales con pantallas de barra. De esta manera se puede aislar un canal y los escombros se pueden eliminar sin que las aguas residuales fluyan a través de él. Aunque esto es más seguro, sigue siendo laborioso.

Las pantallas de barras más nuevas se rastrillan automáticamente. En sistemas más sofisticados, el canal donde se instala la pantalla de la barra tendrá un sensor de nivel aguas arriba y aguas abajo. Cuando los escombros son bloqueados por la pantalla de barras, también inhibirá el flujo de aguas residuales a través de la pantalla. Esto hará que el nivel del agua aguas arriba suba. Cuando la diferencia entre los niveles aguas arriba y aguas abajo alcanza un punto de ajuste predeterminado, el rastrillo motorizado se balanceará hacia abajo y automáticamente sacará los desechos del canal y se introducirán en una tolva. Otros sistemas iniciarán automáticamente la secuencia de rastrillado en función de un temporizador o simplemente funcionarán continuamente.

La mayoría de las pantallas de barras automáticas tendrán una lavadora/compactador que recibe los escombros retirados. La lavadora/compactador lavará los escombros eliminando cualquier materia orgánica y luego compactarla. El lavado es importante porque en este paso preliminar sólo estamos tratando de eliminar los artículos inorgánicos grandes. Queremos mantener el material orgánico en la corriente de aguas residuales ya que será utilizada en procesos de tratamiento posteriores. Compactar los desechos es fundamental ya que elimina la mayor parte del agua y facilita el transporte para su eliminación.

Dado que las pantallas de barras automáticas pueden funcionar de forma autónoma, el espaciado entre barras puede ser menor. La mayoría de los modelos tienen alrededor de” a ¾”, pero los modelos más nuevos pueden ser de ½” o menos. Si bien las pantallas de barras automáticas son capaces de eliminar más escombros con menos mano de obra, todavía se requiere un conjunto de habilidades para operar adecuadamente esta maquinaria. Los operadores revisarán el equipo varias veces durante un día. Las comprobaciones pueden incluir monitorear el brazo de rastrillo y el motor para que funcionen correctamente, eliminar los desechos compactados a un camión de desecho más grande, verificar que los amplificadores del motor estén dentro del rango y calibrar los sensores de nivel.

Conminución y barminución

Una alternativa para cribar estos grandes elementos de escombros es triturarlos o triturarlos. Un triturador es un dispositivo que se encuentra dentro del canal donde las aguas residuales fluyen hacia la instalación de tratamiento. El triturador molerá los elementos de escombros grandes, convirtiéndolos en artículos más pequeños. Los comunistas están diseñados para producir un tamaño sólido de cierto diámetro. Al romper los escombros en diámetros más pequeños, las bombas y equipos aguas abajo no se verán tan afectados. Es importante tener en cuenta que los trituradores no eliminan los desechos del flujo de aguas residuales. Los escombros simplemente se descomponen en tamaños más manejables. Los escombros aún deberán eliminarse en el proceso de tratamiento posterior.

Los barminutores combinan una pantalla de barra con un triturador. Hay una pantalla de barra colocada dentro de un canal donde fluyen las aguas residuales. Los escombros quedan atrapados detrás de las rejas y luego un dispositivo viaja arriba y abajo de las barras que descompone los sólidos grandes en trozos más pequeños. Los sólidos molidos permanecen dentro del flujo de aguas residuales y pasan al proceso de tratamiento.

Eliminación de Grano

Una vez que se manejan los artículos grandes, el siguiente paso en el proceso de tratamiento es eliminar los sólidos inorgánicos más pequeños, como posos de café, cáscaras de huevo, arena, limo y grava. Estos sólidos de diámetro pequeño se denominan colectivamente granos. El grano debe ser removido porque causará un desgaste excesivo en los equipos de la planta como el impulsor de una bomba. Además, este material inorgánico puede asentarse en el proceso de tratamiento posterior y ocupar un valioso espacio en tanques, lo que disminuye la eficiencia de la planta y puede inhibir el tratamiento posterior. Si bien la mayoría de los materiales arenosos son inorgánicos, los sólidos orgánicos grandes como los granos de maíz y otros desechos de alimentos también pueden eliminarse.

Hay varios métodos que se pueden utilizar para eliminar la arena, pero todos los métodos se basan en el hecho de que el material arenoso es relativamente pesado. En comparación con los sólidos orgánicos, la arena es mucho más pesada y se asentará más rápido. La arena se puede eliminar controlando la velocidad de las aguas residuales a través de un tanque, agregando aire al tanque para ayudar a la sedimentación o usando fuerza centrífuga.

El concepto básico de eliminar la arena es reducir la velocidad de las aguas residuales que fluyen a través de un tanque a menos de 2 fps. Recordemos que en el sistema de recolección queremos lograr una velocidad de 2 fps. La mayor velocidad en el sistema de recolección mantendrá todos los sólidos en suspensión para que lleguen a la planta de tratamiento. Pero ahora que estamos tratando de eliminar estos sólidos, queremos obtener la velocidad entre 0.7 y 1.4 fps. A esta menor velocidad, los sólidos inorgánicos pesados se asentarán en el fondo del tanque.

El tiempo de detención es un factor crítico en el diseño de la dimensión del tanque para la eliminación de arena. El tiempo de detención debe ser lo suficientemente largo como para permitir que el material arenoso se asiente en el fondo. El tiempo de detención típico de las cámaras de arena es de alrededor de 2 a 5 minutos. No obstante, si el tiempo de detención es demasiado grande, entonces los sólidos orgánicos más pequeños también se asentarán. Estos ítems se tratan mejor en el siguiente paso del tratamiento primario.

Las cámaras de grano aireado se configuran de manera similar, excepto que habrá tuberías de aire a los difusores en la parte inferior del tanque. La adición de aire en el tanque crea una acción rodante de sólidos que ayuda a mantener los sólidos orgánicos más ligeros en suspensión mientras que el material de grano más pesado se dirige al fondo del tanque. En las cámaras de grano aireado, la cantidad de aire enviado a la cámara es un parámetro crítico de funcionamiento. Si se suministra demasiado aire, entonces el material de grano permanecerá en suspensión y no se eliminará. Si no se suministra suficiente aire, entonces el material orgánico más ligero puede asentarse.

Los separadores ciclónicos son otro método para eliminar la arena. Estos separadores utilizan la fuerza centrífuga para empujar los sólidos arenosos hasta el borde de una cámara circular donde luego se dirigen al fondo del tanque. Para crear la fuerza centrífuga, los separadores ciclónicos requerirán una mayor velocidad de las aguas residuales que se mueven a través de la unidad. Por lo general, una velocidad de 2 fps a 3 fps será suficiente.

Cualquiera de los métodos de eliminación de granos descritos dará como resultado una acumulación de material en la parte inferior de la unidad. Si estos sólidos no se retiran periódicamente, se acumularán hasta el punto en que la unidad resulte ineficaz. Los tanques están diseñados para dirigir el material arenoso hacia el fondo del tanque que está inclinado hacia un extremo. Esto permite que la arena sedimentada se retire del tanque para su posterior tratamiento. La mezcla de arena y aguas residuales se bombea y se envía a una lavadora de arena. Las lavadoras de arena lavarán el material orgánico y lo enviarán de nuevo al flujo de aguas residuales a medida que avanza hacia el siguiente proceso de tratamiento. Esto permite que solo se recojan los sólidos abrasivos inorgánicos para su eliminación final. Una vez que se lava y recoge el material arenoso, se envía a un relleno sanitario.