Download pdf - Las tecnologías ecológicas y de bajo coste en depuraciónocw.uc3m.es/ingenieria-quimica/ingenieria-ambiental/material-clase/... · Tanque Imhoff El tanque decantador-digestor es

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UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRIDUNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

Las tecnologías ecológicas y de bajo coste, desarrollado por el Dr. D. Antonio Aznar, profesor de Ingeniería Química del Dpto. de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química de la Universidad Carlos III de Madrid.

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TECNOLOGÍAS ECOLÓGICAS Y DE BAJO COSTE

• Son técnicas extensivas de tratamiento

• Aplicables a vertidos totalmente degradables, d

aguas sin componente industrial o asimilables a un

vertido urbano

• En comparación con los procesos intensivos:

– Ocupan más superficie (entre 4 y 40 m2/he)

– Costes de inversión generalmente inferiores

– Condiciones de explotaciones menos difíciles, má

flexibles y más económicas en cuanto a energía

– Necesitan menos personal y menos especialización

– Baja producción de fangos

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Procedimientos o técnicas en los que la eliminación de las sustancias contaminantes presentes en las aguas residuales se produce por componentes del medio natural, no empleándose en el proceso ningún tipo de aditivo químico.

SISTEMAS NATURALES DE DEPURACIÓN

Los posibles sistemas de tratamiento se pueden englobar en seis grandes grupos:

Primarios: balsas de estabilización Lagunaje: aerobio, anaerobio, facultativo, maduración

Aplicación subsuperficial: zanjas y pozos filtrantes, infiltración rápida

Aplicación superficial: escorrentía superficial, filtro verde, filtro macrofitas, filtros de arena, lechos de turba

Procesos de biopelícula: lechos bacterianos, biodiscos

Tratamientos convencionales: aireación prolongada, fangos activos, …

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Cultivo

bacteriano

Libre Fijo

Balsas de

estabilizaciónLagunaje

Fosa séptica

Lechos filtrantes

Tanque digestor-

decantadorAerobio Anaerobio Terreno Otros

Natural AireadasMacrofitas Infiltración Filtros verdes

5

•Sistemas simples

pozos negros

fosas sépticas

tanques digestor/decantador

•Muy bajo mantenimiento

•Proceso biológico principal anaerobio

•Indicados para pequeños núcleos urbanos (< 1000 e-h) o

asentamientos aislados.

BALSAS DE ESTABILIZACIÓN

6

POZO NEGRO

• Francia, hacia 1870

• Babilonia, siglo V a. de C.Heródoto describe el uso de pozos negros como sistema de depuración.

Depósito impermeable excavado junto a las casas para recoger en él las aguas residuales. Por carecer de salida debe ser vaciado periódicamente.

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FOSAS SÉPTICAS

4

4 cámara de aireación

5

5 ventilación

6

6 sifón de vertido3 cámara de digestión anaerobia

3

2 cámara de decantación/digestión anaerobia

2

1 desengrasador

1

7 bocas de hombre

7 77

En este tipo de sistemas se incluyen las fosas sépticas y los decantadores-digestores. Son sistemas simples de muy bajo mantenimiento, donde el proceso biológico principal es el anaerobio, constan de dos o tres compartimentos colocados longitudinalmente (fosa séptica) o en vertical (tanques decantadores-digestores), infiltrándose la corriente efluente del sistema en el terreno o en filtros de arena, de forma que la depuración se completa, en condiciones aeróbicas, aprovechando la capacidad depuradora de los mismos. Están indicados para pequeños núcleos urbanos (< 1000 e-h) o asentamientos aislados.La fosa séptica es un recipiente hermético diseñado y construido para recibir las aguas de desecho de una casa, separar los sólidos de los líquidos, suministrar una digestión limitada a la materia orgánica retenida, almacenar los sólidos y permitir que el líquido clarificado sea descargado para su posterior tratamiento y disposición. Las fosas sépticas dotadas de una tercer cámara con ventilación mediante tiro natural y gracias a la aportación de oxígeno, se completa la oxidación de la materia orgánica de manera que las condiciones del agua efluente se ajustan más a las permitidas por la legislación vigente ‘para vertidos a cauces o al terreno.

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tRH = 3 min (Q<120L/min)

5 min (Q>600L/min)

V = Q·tRH·Cpunta (0,03-0,17 m3)

Hútil > 0,5 m

L/a = 1,5 – 2,5

h > 0,3 m

DISEÑO DE FOSAS SÉPTICASV = 1,5 · Q (< 6 m3/día)V = 4,5 + 0,75 · Q (< 40,0 m3/día)

•longitud = 2-3 anchura

•1,2 m < hútil < 1,7 m

•resguardo > 0,3 m

•2 compartimentos 2/1 3 compartimentos 6/3/1

Cámara de grasas

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Ubicación de fosa séptica

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Criterios de selección de fosas sépticas

Efecto de la temperatura

Disminución Coliformes fecales (%)

Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)

Disminución DBO5 (%)

Disminución DQO (%)

Costes de explotación y mantenimiento

Costes de construcción

Frecuencia de los controles

Necesidad de personal

Duración de los controles

Simplicidad de funcionamiento

Necesidad de obra

Superficie necesaria (m2/he)

Movimiento de tierras

Obra civil

Equipos

Mantenimiento y explotación

Superficie

Costes

Rendimiento

Estabilidad Turbidez del efluente

Variación caudal/carga

Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos

Molestia de insectos

Integración con el entorno

Riesgos para la salud

Efectos en el sueloProducción de fangosFangos

Muy alto

0-50

0-75

0-60

50-90

20-60

30-60

Bajos

Bajos

Poco frecuente

Poca

Poca

Muy sencillo

0,1-0,5

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy alto

Muy alto

Frecuente

Inexistentes

Excepcionalmente

Buena

Altos

ExcepcionalmenteMuy baja

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TANQUES DIGESTORES-DECANTADORES

Decantador

Digestor

Decantador

Digestor

Tanque Kremer

Tanque Imhoff

El tanque decantador-digestor es de funcionamiento análogo a las fosas sépticas, produciéndose el tratamiento en dos cámaras situadas una encima de la otra. En la cámara superior se efectúa la separación sólido-líquido y en la zona inferior se produce la digestión anaerobia de los sólidos sedimentados. El diseño de las paredes de la cámara superior es tal que se impide que las burbujas de gas producidas por la digestión anaerobia de los lodos sedimentados arrastren materia sólida hacia la cámara superior.

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tr (caudal medio) = 2,5 h

tr (caudal máximo) = 1,0 h

tr (digestión fango) = 4 mesesh =

6-9

m

a = 1,5-10 mL = 3-5 a

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Criterios de selección de decantadores-digestores



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Muy alto

0-50

0-75

0-60

35-85

30-65

30-60

Moderados

Bajos

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

0,05-0,1

Complejo

Simple

Muy sencillo

Muy alto

Muy alto

Frecuente

Inexistentes

Excepcionalmente

Buena

Altos

ExcepcionalmenteMuy baja

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Evacuación de las aguas tratadas

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Fosa séptica + pozo filtrante

Fosa séptica + zanja filtrante

Fosa séptica + lecho de arena

Fosa séptica + lagunaje

Las aguas efluentes de las balsas de estabilización no suelen estar en condiciones de ser vertidas directamente a un cauce, por lo que necesitan un tratamiento posterior para completar la eliminación de SS, DBO y microorganismos (desinfección). Estos tratamientos pueden ser:

•Con pozo filtrante: sistema por el cual se completa la oxidación de la materia degradable y la eliminación de la materia en suspensión mediante la edafodepuración.

•Con zanja filtrante: sistema similar al de pozos filtrantes paracompletar el proceso de depuración.

•Con lecho de arena: se utiliza la capacidad depuradora de uunfiltro de arena o de otro material poroso para completar el proceso depurador antes de drenar el efluente para su evacuación posterior a un cauce.

•Evacuación a un estanque o laguna, donde la presencia de microorganismos y plantas completan el proceso de depuración

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Lagunaje

Consisten básicamente en un almacenamiento del agua a tratar durante periodos de tiempo suficientemente largos para que se produzca una oxidación de la materia orgánica por las bacterias.

Para el cálculo se deben considerar la mayor parte posible de los siguientes parámetros:

•DBO

•SS

•Caudal

•Temperatura media

•Nubosidad

•Radiación solar

•Viento

•Evaporación

•Oxigeno disuelto

•Agitación

•Tiempo de residencia

•Nutrientes

•Toxicidad

•pH

•Sólidos inorgánicos disueltos

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VENTAJASVENTAJAS• Bajo coste de construcción y explotación.

• Mínima necesidad de aporte energético.• No requiere personal cualificado para su operación y mantenimiento.

• Buenos rendimientos de eliminación de materia orgánica y sólidos ensuspensión.

• Los lodos producidos están estabilizados, con un alto grado de mineralización y pequeño volumen, siendo evacuados cada 3-6 años

• Efecto regulador ante variaciones de caudal y composición.

• El agua efluente es apta para el riego.

• Las lagunas se integran fácilmente en el entorno.

• Grandes superficies de terreno plano.

• Pérdida de agua por evaporación.

• Alto contenido en algas en el efluente.

• Dificultad para modificar las condiciones operativas.

DESVENTAJASDESVENTAJAS

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FACTORES QUE AFECTAN A LA EFICACIA

•Climáticos: temperatura, radiación solar, viento, precipitación, evaporación.

•Físicos: estratificación, líneas de corriente, profundidad.

•Químicos: carga contaminante, valores punta, presencia de tóxicos e inhibidores, grasas, nutrientes, pH.

•Biológicos: macrofitas, microfitas, bacterias, algas, protozoos, hongos, insectos.

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CONSTRUCCIÓN DE UNA LAGUNA•Excavación del vaso.

•Impermeabilización del terreno.

•Construcción de los sistemas auxiliares.

La impermeabilidad del estanque se puede lograr con arcilla apisonada, hormigón o con geomenbranas.

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Geomembranas.

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TIPOS DE LAGUNASTIPOS DE LAGUNAS

• LAGUNAS ANAEROBIAS

• LAGUNAS FACULTATIVAS

• LAGUNAS AIREADAS

• LAGUNAS DE MADURACIÓN

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Clasificación por vía

metabólicaFacultativas

Presencia de oxígeno molecular en toda la laguna.

Presencia de oxígeno molecular en toda la laguna excepto en el fondo.

Ausencia de oxígeno molecular en toda la laguna excepto en la capa más superficial.

Aerobias

Anaerobias

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Clasificación por uso

AnaerobiasRemoción de materia orgánica

Control de microorganismos patógenos

Remoción de nutrientes

Aerobias de alta tasa

Aerobias de maduración

FacultativasAerobias de alta y baja tasaAeradas

24

LAGUNAS ANAEROBIAS

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• Se usan normalmente como primera fase en el tratamiento daguas residuales urbanas o industriales con alto contenido emateria orgánica biodegradable.

• Suelen operar en serie con lagunas facultativas y dmaduración.

• La depuración la realizan bacterias anaerobias.

• La laguna debe tener una temperatura relativamente alt(óptima a 30ºC).

• Las lagunas han de ser de poca superficie y profundas (3 o 4m).

• El color gris del agua, las burbujas, la costra sobre la superficiy la ausencia de malos olores son síntomas de buefuncionamiento.

• Si las aguas toman un color rosa o rojo es por proliferación dbacterias fotosintéticas del azufre

En términos generales, las lagunas anaerobias funcionan como tanques sépticos abiertos y trabajan extremadamente bien en climas calientes.

El color gris del agua, las burbujas, las costras sobre la superficie y la ausencia de malos olores son síntomas de un buen funcionamiento.

Entre los mecanismos que ayudan a mantener el ambiente anaerobio necesario para el buen funcionamiento de estas balsas destacan los siguientes:

•La abundante carga orgánica, presente en la alimentación da lugar a que el posible oxígeno introducido en las lagunas con el influente o por reaireación superficial se consuma rápidamente en la zona inmediatamente adyacente a la entrada o a la superficie.

•En las lagunas anaerobias se produce la reducción de los sulfatos, que entran con el agua residual, a sulfuros. La presencia de sulfuros en el medio disminuye la posibilidad de crecimiento de las algas en dos formas:a) La penetración de la luz necesaria para el crecimiento de las algas se ve impedida por la presencia de sulfuros metálicos en suspensión, como el sulfuro de hierro, responsables de la tonalidad gris de las lagunas anaerobias. Estos sulfuros acaban precipitando en el fondo de las lagunas, y provocan la coloración gris oscura o negra que presentan los fangos.

b) Los sulfuros solubles son tóxicos para las algas, de modo que los cortos períodos de residencia, la falta de iluminación y un ambiente de composición química hostil impiden el crecimiento de éstas y en consecuencia mantienen el medio en condiciones

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• Sedimentación• Hidrólisis.• Formación de ácidos.• Formación de metano.

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CONDICIONES OPERATIVAS

• Los tiempos de retención entre 2 y 5 días.

• Elevado ratio de carga: 100-500 g DBO5/m3/día

El volumen de la laguna es:

V = Li · Q / lv (m3)

lv = carga volumétrica (g DBO5 / m3.día)

Li = concentración del influente (mg DBO5 mg/l)

Q = caudal de entrada (m3/día)

• La temperatura debe estar entre 30-35 ºC.

• El potencial redox debe estar entre un mínimo de -0,42 voltios a un

máximo de +0,82 voltios.

• El tiempo de retención de fangos es entre 3 y 6 años. Alto nivel de

mineralización de los mismos

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Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





LAGUNA ANAEROBIA

1-3

Complejo

Muy sencilla

Muy sencillos

Poco frecuentes

Poca

Poca

Muy sencillo

50-90

20-40

60-8030-4010-20

50-90

Normal

Alto

ModeradoInexistente

Muy pocos

Pocos

Muy alto

Alta

Muy baja

Frecuente

Inexistentes

Moderado

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LAGUNAS FACULTATIVAS

El lagunaje facultativo se basa en la fotosíntesis. La capa de agua superior de las balsas está expuesta a la luz. Esto permite la existencia de algas que producen el oxígeno necesario para el desarrollo y conservación de las bacterias aerobias. Estas bacterias son responsables de la degradación de la materia orgánica. El gas carbónico formado por las bacterias, así como las sales minerales contenidas en las aguas residuales, permitena las algas multiplicarse. De este modo, hay una proliferación de dos poblaciones interdependientes: las bacterias y las algas, también llamadas "microfitas". Este ciclo se automantienesiempre y cuando el sistema reciba energía solar y materia orgánica. En el fondo de la balsa, donde la luz no penetra, se encuentran las bacterias anaerobias que degradan los sedimentos procedentes de la decantación de la materia orgánica. Se produce a ese nivel una liberación de gas carbónico y de metano.

La profundidad de la balsa debe permitir:

• evitar el brote de vegetales superiores;

• la penetración de la luz y la oxigenación de una fracción máxima de volumen

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Zona fótica(aerobia)

Zona heterótrofa facultativa

(anaerobia/aerobia)

Zona anaerobia(sedimentos)

Fotosíntesis(algas)

Viento O2

CO2

Degradación aerobia de materia orgánica disuelta(DBO5)

(bacterias heterótrofas aerobias y facultativas)

Agua residual cruda

Agua residualtratada

Luz solar

Degradación anaerobia de materia orgánica sedimentada (DBO5)

(bacterias anaerobias y facultativas)

Zonas o capas de una laguna facultativa

Zona fótica

Sistema de aeración donde ocurren dos procesos básicos: la fotosíntesis y la transferencia de oxígeno atmosférico al agua por efecto del viento, siendo el primero el más importante.

Profundidad: del orden de 0,60 m, determinada por concentración de algas y factores como: sólidos suspendidos, carga orgánica y transparencia del agua residual.

Zona heterótrofa

Es donde se lleva a cabo la degradación de la materia orgánica (DBOSOLUBLE) disuelta y coloidal.

Existe una relación simbiótica entre la zona fótica y la zona facultativa, el producto final de cada zona es utilizado por la otra: la zona fótica genera oxígeno, usado por bacterias para degradar materia orgánica, como resultado de la degradación se genera CO2que requieren las algas como fuente de carbono para generar oxígeno. .

Zona anaerobia

Se encuentra en el fondo de la laguna, está definida por materia orgánica sedimentada la cual se transforma, por acción de las bacterias, en ácidos grasos y posteriormente en metano (CH4), bióxido de carbono (CO2), ácido sulfhídrico (H2S).

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•Balsas de gran superficie y poca profundidad relativa•Proceso aerobio/facultativo/anaerobio (zonas profundas)

Tratamiento del agua residual dentro de una laguna facultativa

Algas

Viento O2

CO2

Agua residual

Luz solar

Lodos

Bacterias anaerobias y facultativas

Materia orgánica

suspendida

NH3PO4

DBO5

CO2 + NH3

NH3PO4

Nuevas células

Materia orgánica disuelta

Células muertas

Bacterias aerobias y

facultativas

Nuevas células

O2

Bacterias anaerobias

estrictasProductos intermedios de degradación (ácidos

orgánicos)CO2 + NH3 + H2S + CH4

Tratamiento de agua en una laguna facultativaEl agua residual entra en la laguna, la materia orgánica particuladasedimenta y se deposita en el fondo, mientras que la materia orgánica soluble y coloidal será consumida por las bacterias que se encuentran en la zona de degradación.Las bacterias utilizan el oxígeno disuelto en el agua para transformar la materia orgánica en CO2 y en más bacterias, para completar el proceso es necesario que el agua contenga nitrógeno amoniacal y fosfatos. Las nuevas bacterias se incorporan al proceso, las células muertas sedimentan y forman parte de los lodos que se degrada por vía anaerobia.El CO2 generado por las bacterias es utilizado por las algas, en presencia de luz solar, para generar más algas y oxígeno molecular, que será aprovechado por bacterias aerobias. Bacterias y algas requieren de nitrógeno y fósforo para completar el proceso de transformación.En el fondo de la laguna, en la zona de sedimentos ocurre una degradación a nivel anaerobio (ausencia de oxígeno) la materia orgánica particulada es transformada por acción de las bacterias anaerobias, en compuestos intermedios como ácidos orgánicos y finalmente, en compuestos más simples como metano, bióxido de carbono, nitrógeno amoniacal y ácido sulfhídrico.El CO2, el NH3 y el H2S son altamente solubles, serán utilizados por los microorganismos o se combinarán para formar nuevos compuestos, el metano tenderá a escapar a la atmósfera.

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profundidad: 1-2,5 m

tr = 5-30 días

ratio de carga

λ5 = 20 T - 60 λ5 = kg DBO5/Ha·día (56 < λ5 < 200)

T = temperatura media (ºC) (28ºC>T>12ºC)

superficie variable en función del caudal (0,8-4 m)

A = (10 · Li · Q)/ λ5 A = área de la laguna (m2)

Li = Concentración influente (mg DBO5/L)

Q = caudal de entrada (m3/día)

CONDICIONES OPERATIVAS

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Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





LAGUNA FACULTATIVA

2-20

Complejo

Muy sencilla

Muy sencillos

Poco frecuentes

Poca

Poca

Muy sencillo

60-95

50-85

50-9060-7010-40

50-90

Normal

Medio

ModeradoMuy baja

Muy pocos

Pocos

Muy alto

Alta

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Moderado

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LAGUNAS AIREADAS

La oxigenación es, en el caso del lagunaje aireado, aportada mecánicamente por un aireador de superficie o una insuflación de aire. Este principio se diferencia por la ausencia de la extracción continua o reciclado de lodos. El consumo de energía de las dos técnicas es, a capacidad equivalente.

En la etapa de aireación, las aguas a tratar están en presencia de microorganismos que van a consumir y asimilar los nutrientes constituidos por la contaminación a eliminar. Estos microorganismos son principalmente bacterias y hongos (comparables a los que están presentes en las estaciones de lodos activados).

En la etapa de decantación, las materias en suspensión que son los montones de microorganismos y de partículas aprisionadas, decantan para formar los lodos. Estos lodos están bombeados regularmente o retirados de la balsa cuando constituyen un volumen demasiado importante. Este piso de decantación está constituido de una simple laguna de decantación, o incluso, lo cual es preferible, por dos balsas que es posible de derivar por separado para proceder a su limpieza.

En lagunaje aireado, la población bacteriana sin recirculación conduce:

• a una pequeña densidad de bacterias y a un elevado tiempo de tratamiento, para obtener el nivel de calidad requerido ;

• a una floculación poco importante de las bacterias, lo que conlleva el implantar una laguna de decantación de dimensiones grandes.

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•LAGUNAS AIREADAS:

sistemas aerobios

aireación forzada (1-2 kW/1.000 m3)

mezcla perfecta (≈3 kW/1.000 m3)

profundidad: 1,8-6 m

tr = 2-10 días

ratio de carga (80 - 95 kg DBO5/Ha·día )

superficie variable en función del caudal (0,8-4 m)

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Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Muy alto

50-90

25-40

10-60

70-92

60-97

70-90

Intermedios

Altos

Frecuente

Regular

Regular

Normal

1-3

Complejo

Muy sencillo

Muy sencillo

Alta

Muy baja

Excepcional

Frecuente

Moderado

Normal

Bajos

ModeradosMuy bajo

LAGUNAS AIREADAS

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LAGUNAS DE MADURACIÓN

Las lagunas de maduración son sistemas aerobios estrictos, donde el agua sufre una última etapa de acondicionamiento para eliminar gérmenes patógenos (desinfección) por medio de la luz solar, y algún contaminante residual que pueda permanecer en la misma (restos de DBO, SS, etc.)

•Tienen como función la eliminación de agentes patógenos.

•Deben operar siempre como lagunas secundarias.

•Son de poca profundidad, extensas y soleadas.

•Pueden usarse como etapa final del tratamiento de otros sistemas de depuración.

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•Se supone toda la masa de agua en condiciones aerobias

•Son tanques de poca profundidad (0,3-1,2 m) con una producción máxima de algas. Su función es eliminar patógenos

•La ecuación de diseño de Mara supone una cinética de eliminación de patógenos de primer orden, así como un régimen de flujo en mezcla completa en la laguna.

Ne = Ni / (1 + kbt*) Ne : número de coliformes fecales / 100 ml en el efluente

Ni : número de coliformes fecales / 100 ml en el influente

kb : constante de velocidad eliminación coliformes (día-1)

t* : tiempo de retención (días) >10 días

•Para construir varias lagunas de maduración en serie, la ecuación sería:Ne = Ni / (1 + kbt*1) + (1 + kbt*2) ... (1 + kbt*n)

•La constante de velocidad kb depende de la temperatura de la siguiente manera:kb = k20 θ(Tª-35) k20 : constante de velocidad a 20 ºC (día-1)

θ : coeficiente de temperatura (adimensional)

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Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





LAGUNA MADURACIÓN4-8

Complejo

Muy sencilla

Muy sencillos

Poco frecuentes

Poca

Poca

Muy sencillo

65-90

50-60

90-9560-7010-20

50-90

Normal

Medio

ModeradoMuy baja

Muy pocos

Pocos

Muy alto

Muy alta

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Moderado

40

Vista aérea de un sistema lagunar.

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FacultativaAnaerobia

Facultativa

FacultativaAnaerobia Aerobia de maduración

Facultativa Aerobia de maduración

Facultativa Facultativa

Facultativa

Facultativa

Pueden constar de una o varias lagunas; cuando es una, suele serfacultativa.Se encuentran arreglos de dos o más lagunas facultativas. Pueden operar en serie o en paralelo, en serie hay menor producción de algas que al operar en paralelo. El sistema paralelo permite mejor distribución de sólidos.

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ZANJAS FILTRANTES

Se basan en la capacidad depuradora del terreno (edafodepuración) el cual se comporta como:

un lecho filtrante: dado el carácter granular del terreno, el agua circula a su través mediante el fenómeno de infiltración, siendo necesaria una granulometría media del terreno que le permita una velocidad de infiltración aceptable;

un adsorbente: dada la capacidad de retención superficial de los materiales constitutivos del suelo;

un sistema biológico: la presencia de microorganismos en el terreno hace que este actúe como un sistema biológico soportado. La mejor o peor aireación natural del terreno favorecerá que los procesos biológicos sean aerobios o anaerobios.

El terreno utilizado puede ser natural (tapando la zanja con el mismo material excavado) o no (lechos de arena).

La excavación puede recubrirse con una geomembrana para evitar que el agua infiltrada llegue al supere el nivel freático y contamine el acuífero, recogiéndose el agua mediante un sistema de drenaje.

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a h

L

a =0,9-1,2 mh = 0,5-0,7 mL = 25-30 m

La aplicación al terreno, de forma subsuperficial, de los efluentes procedentes de Fosas Sépticas o Tanques Imhoff se realiza a través de lechos excavados, por los que las aguas se dispersan en el suelo, depurándose en su transcurrir por el mismo.Los lechos, excavados en el terreno, presentan anchuras de 0,9 –1,2 m, longitudes inferiores a 30 m y profundidades comprendidas entre 0,5 – 0,7 m. En el fondo de los lechos se extiende una capa de arena, de unos 5 cm de espesor, sobre la que descansa una capa de grava de unos 60 cm de profundidad. Embutidos en la grava se disponen drenes paralelos, que permiten la dispersión en el terreno de las aguas a tratar. Sobre la capa de grava se extiende una capa de tierra vegetal, de unos 20-30 cm. El agua residual pretratada (procedente de Fosas Sépticas o Tanques Imhoff), descarga en una arqueta de reparto, que permite la alimentación alternada de los distintos drenes. Con esta disposición la superficie filtrante está constituida únicamente por el fondo del lecho, y si bien, pueden ser más sensibles a las obstrucciones que las Zanjas Filtrantes, los Lechos Filtrantes presentan la ventaja de necesitar una menor superficie para su implantación.La distancia entre zanjas debe ser entre 1,0 y 2,5 m y el drene debe encontrarse como a más de 0,6-1,5 m del nivel superior de la capa freática. La carga hidráulica aplicable es de 0,02-0,05 m3/m2·día

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Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Baja

50-90

80-98

25-98

60-90

90-98

65-90

Intermedios

Muy altos

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

6-66

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy baja

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Excepcionalmente

Normal

Altos

FuerteInexistente

ZANJAS FILTRANTES

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LECHOS FILTRANTES

46

El mecanismo de remoción de materia orgánica consiste en que la matriz de suelo se somete a ciclos intermitentes de carga hidráulica, en los cuales se alternan periodos de inundación y de secado del suelo. En el periodo de inundación, el agua residual aplicada lixivia el nitrato previamente convertido por las bacterias aerobias presentes en la matriz de suelo, presentándose entonces condiciones anaerobias e iniciándose un proceso de denitrificación, que es el mecanismo primario de remoción de nitrógeno en un sistema de filtración rápida. El porcentaje de remoción de nitrógeno puede ser hasta del 80 % en condiciones óptimas. A medida que se seca la superficie del suelo, las bacterias aerobias se activan nuevamente y comienzan a descomponer la materia orgánica presente, iniciándose entonces un proceso de nitrificación. La descomposición de la materia orgánica ayuda a resquebrajar la soglea, y la nitrificación microbiana libera sitios de adsorción de amoniaco en materiales arcillosos y en los humus presentes. El periodo de secado es esencial para la restauración de condiciones aerobias en la matriz del suelo, ya que el oxígeno atmosférico penetra en el suelo y las bacterias que oxidan la materia orgánica y el amoniaco disponen de oxígeno. Por lo que concierne a otros constituyentes, se ha encontrado que los suelos que se usan en los sistemas de infiltración rápida generalmente tienen una baja capacidad de retención de sales solubles, pero pueden retener cantidades grandes de metales pesados y de fósforo. Se ha encontrado que los principales mecanismos de remoción de fósforo en estos sistemas son la adsorción y la precipitación química.

47



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Baja

50-90

30-55

10-90

50-90

80-98

90-95

Altos

Muy altos

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

2-25

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy baja

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Excepcionalmente

Normal

Altos

FuerteInexistente

LECHO FILTRANTE

48

DISEÑO DE POZOS FILTRANTES

Limitación recomendada de uso:•Vertidos de vivienda familiar

Problemas en el sistema:•Limitación del subálveo •Extracción de sólidos y eliminación •Olores

El número de pozos (N), su diámetro (D) y altura se relejan en función de los habitantes equivalentes servidos, con una dotación < 250 l/he.d. El pozo filtrante se ve precedido de una cámara de grasas, un pozo de registro, una fosa séptica y una arqueta de reparto.

49

50

2.703.00491 a 100

2.703.00481 a 90

2.403.00471 a 80

2.403.00461 a 70

2.403.00351 a 60

2.403.00241 a 50

2.402.70231 a 40

1.802.40226 a 30

1.802.10221 a 25

1.801.80216 a 20

1.802.40111 a 15

1.801.8016 a 10

1.501.5014 a 5

H (m)D (m)N

Características de los Pozos filtrantesPoblación

(he)

51



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Baja

50-90

80-98

25-98

50-90

90-98

55-80

Intermedios

Muy altos

Poco frecuente

Poca

Poca

Muy sencillo

1-14

Muy complejo

Sencillo

Muy sencillo

Muy baja

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Excepcionalmente

Inexistentes

Inexistentes

ExcepcionalmenteInexistente

POZO FILTRANTE

52

INFILTRACIÓN RAPIDA

Es esencialmente un proceso de tratamiento por filtración, adsorción y degradación biológica, en el cual se aplica el agua residual sobre la zona superior del terreno, donde parcialmente se evapora percolando el resto a través del terreno, sufriendo un proceso de filtración por un lecho formado por las partículas del terreno, un proceso de adsorción –e incluso de cambio iónico- por los minerales presentes y un proceso de degradación biológica por parte de los microorganismos presentes en el terreno. Un proyecto que busque la aplicación de este sistema, deberá considerar, como mínimo, los siguientes aspectos:•Objetivos de diseño•Elección del emplazamiento•Tratamiento previo a la aplicación•Clima y almacenamiento•Tasas de aplicación•Superficie necesaria•Características de los bancales•Altura del nivel freático•Técnicas de distribución•Recogida de la escorrentía

53

El agua residual, tras recibir los pretratamientos correspondientes, se distribuye en balsas de infiltración o de distribución con una escasa profundidad donde no existe vegetación alguna, aunque sí se puede tener si se reparte el agua residual empleando sistemas de aspersión de alta carga. La mayor parte del agua aportada percola, siendo una mínima parte la que se evapora. Este sistema tiene el importante inconveniente de necesitar aguas residuales con una carga contaminante bastante reducida, por la posibilidad de contaminación de las aguas subterráneas.

54

Cargas hidráulicas correspondientes a cada tiempo de infiltración, a partir de la definición del tiempo preciso para un descenso de la lámina de agua en los ensayos de infiltración de 2.5 cm. La distancia mínima entre las paredes verticales de dos zanjas será de un metro.

1.2530 - 40< 30 minutos

1.0070 - 90< 10 minutos

0.6090 - 100< 5 minuto

0.60100 - 130<3 minutos

0.45130 - 160< 2 minutos

0.45160 - 210< 1 minuto

Anchura recomendada en

la zanja (m)

Carga hidráulica (l/m2 y día)

Tiempo descenso lámina de agua

en 2.5 cm

55



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Baja

50-90

80-98

20-70

90-95

80-98

90-95

Pocos

Muy pocos

2-22

Sencillo

Muy sencilla

Muy sencillos

Muy baja

Muy baja

Frecuente

Inexistentes

Moderado

Normal

Alto

FuerteInexistente

INFILTRACIÓN RÁPIDA

Poco frecuente

Poca

Poca

Sencillo

56

FILTRO VERDE

57

FILTROS VERDESadición de aguas a terrenos cubiertos de vegetación (macrofitodepuración), utilizando conjuntamente la capacidad de depuración natural de los mismos (edafodepuración).

•Especie vegetalevapotranspiracióncapacidad de asimilación de nutrientes tolerancia a las condiciones de humedad del suelopotencial rentabilidad,

•Terrenodisponibilidad (5 ha/1000 he)permeabilidad (intermedia)exento de pozos y tomas de aguas potablespendiente del mismo entre el 2 y el 6%

•Vertidopresencia de tóxicos caudal/pluviosidad

¿QUE ES UN FILTRO VERDESe denomina Filtro Verde a una Tecnología de Bajo coste y explotación que aprovecha la capacidad física, química y biológica del suelo para depurar las aguas residuales.· FISICA: Filtración según granulometría:- Suelo Arcilloso: Diámetro partículas<1/16mm.Lenta y efectiva.- Suelo de Grava: Tamaño de Grano>2mm.Rápida y poco efectiva.- Suelo Franco: Intermedio.· QUÍMICA: Asimilación de sustancias químicas como nutrientes, por plantas como chopos, carrizos, juncos...· BIOLÓGICA: Metabolización por microorganismos de la materia orgánica. Se admite que los microorganismos del suelo y de las raíces de las plantas pueden llegar a eliminar hasta un 85% de la Materia Orgánica que aquel reciba. Por otra parte, la vegetación clorofílica asimila, siempre que la carga de aguas residuales se mantenga dentro de ciertos limites, los compuestos nitrogenados, fosfóricos y potásicos que contengan.

58

CONDICIONES DE OPERACIÓN•Riego a manta. Rotación de parcelas con ciclos intermitentes (4-10 días) dependiendo de la pluviometría.•Caudal de alimentación: entre 20 m3/ha.d y 60 m3/ha.d.•Características del agua de entrada al sistema: generalmente agua bruta, o pretratada

59



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





FILTRO VERDE12-110

Muy sencillo

Muy sencillo

Muy sencillo

Frecuencia regular

Poca

Poca

Muy sencillo

Pocos

Intermedios

90-99

70-90

95-9985-9885-98

50-85

Muy baja

Alta

Muy baja

Moderado

Inexistentes

Frecuente

Bueno

Inexistentes

ExcepcionalmenteInexistente

60

Es el sistema de tratamiento de agua mEs el sistema de tratamiento de agua máás antiguo del mundo. s antiguo del mundo. Copia el proceso de purificaciCopia el proceso de purificacióón que se produce en la n que se produce en la naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de la corteza terrestre y forma los acula corteza terrestre y forma los acuííferos o rferos o rííos subterros subterrááneos. neos. Elimina fundamentalmente sElimina fundamentalmente sóólidos en suspensilidos en suspensióón y patn y patóógenosgenos

FILTRO DE ARENAFILTRO DE ARENA

LimitaciLimitacióón recomendada de uso:n recomendada de uso:< 10000 habitantes< 10000 habitantes

61

Filtración

Rápida Lenta

Ascendente Descendente Descendente

62

Desaarenador-desengrasador Decantador Filtro Otros

tratamientos Sedimentador

Desaarenador-desengrasador Decantador Filtro

•Necesario un desbaste. Rejillas o Tamices

•Necesario desengrasado

•Necesaria decantación física

•Recomendable decantación secundaria

•Instalación de suministro energético en filtros con lavado por aire y agua

•Eliminación lodos por lavado o limpieza de los filtros

INSTALACIONES PREVIAS REQUERIDAS:INSTALACIONES PREVIAS REQUERIDAS:

63

Lecho Filtrante

Qs

Qf

Qs

Entrada Efluente

Salida Efluente

Qe

FILTRACIFILTRACIÓÓN RN RÁÁPIDA (FR)PIDA (FR)

FR

Arena Arena/antracita Antracita

0,6-0,9 m

QfQsQe ==

sefsef

fff

sss

eee

SSSvvv

SvQSvQSvQ

,,

***

>>⇒<<

===

64

CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL FILTRANTE

Granulometría

Talla efectiva (D10)

Coeficiente de uniformidad (D60/D10)

Friabilidad o dureza: es un coeficiente que mide la pérdida de material filtrante en forma de “finos”, debido a las roturas del mismo durante el funcionamiento y lavados.

10 1 0,1 0,010

20

40

60

80

100

D60

D10

po

rcen

taje

qu

e p

asa

(%

)

log10

tamaño partícula (mm)

Perdida por ataque ácido, generalmente ligado al contenido en carbonatos.

Peso específico real: peso del producto por unidad de volumen.

Peso específico aparente del producto apelmazado o esponjado.

65

0,850,65Arena gruesa

0,650,45Arena estándar 1,701,35

0,450,35Arena Fina

MáximoMínimoMáximoMínimo

Coeficiente de uniformidadTamaño efectivo (mm)

LECHOS DE ARENA

El medio filtrante debe estar compuesto por:

granos de arena duros y redondeados

peso específico real ≅ 2,6 kg/

peso específico aparente ≅ 1,3-1,6 kg/L

libre de arcilla y materia orgánica

< 2% de carbonato de calcio y magnesio

66

LECHOS DE ANTRACITA

El medio filtrante debe estar compuesto por:granos piramidales, duras (3,5 escala Mosh), peso específico

>1450kg/m3

alto contenido en carbono fijolibre de arcilla, polvo, limo, sulfuros y materiales extrañosbajo contenido en cenizas y material volátilbaja friabilidad

Interfase de los dos materiales < 0,15 m∅antracita < 4-6 ∅arena

LECHOS MIXTOS

67

El lavado consiste en hacer circular en contracorreinte un cierto caudal con objeto de retirar del lecho filtrante las partículas retenidas en él y desapelmazar el lecho.

Debe dejarse por encima del lecho filtrante un espacio de mas del 30% del espesor del mismo para la expansión del lecho durantre el lavado.

El lavado con aire rompe y facilita el lavado posterior que se puede hacer más corto, con lo que se ahorra agua de lavado.

El lavado con agua y aire simultáneamente mezcla todas las partículas del lecho, aunque tengan diferentes tamaños o densidades.

Los sistemas de lavado pueden ser:

a) Flujo ascendente. Expansión del lecho del 20 al 40%. νlavado >1,7 νfluidización , Qagua=15-100 m3/m2·h

b) Flujo ascendente y lavado superficial

c) Lavado simultáneo con agua y aire. Qaire = 3-90 m3/m2·h, expansión< 10%.

d) Flujo ascendente y lavado subsuperficial. Medios mixtos.

SISTEMA DE LAVADO

68

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,60

20

40

60

80

100

Velo

cid

ad

de c

on

trala

vad

o (

m3/

m2·h

)

diámetro del medio (mm)

69

> 20%

< 20%

Max. expansión

arena gruesa sola

Aire simultáneamente con un flujo de agua ascendente bajo primero y agua sola con alta velocidad después

Con aire

Velocidad baja durante la primera fase de lavado sin fluidificación y alta durante la segunda con fluidificación de partículas

de baja velocidad seguida de alta

velocidad(30 a 60+ 5 a 27

m3/m2h)

arena gruesa sola o antracita sola

Aire simultáneamente con el agua primero y luego agua sola a una rata mayor

Con aire

Velocidad inicial más baja durante la primera fase del lavado que durante la segunda sin fluidización en ambas

de baja velocidad(5 a 25 m3/m2h)

arena fina solaarena y antracitaantracita sola

Aire sin flujo de agua ascendente primero y agua sola después

Con aire

arena fina solaarena y antracita

- Chorros fijos- Chorros rotatoriosCon agua

arena fina solaarena y antracita

Se usa lavado ascendente solo

Sin agitación auxiliarSe usa velocidad constante

durante el lavado con fluidificación de todas las capas del medio filtrante y estratificación de partículas

de alta velocidad(30 a 60 m3/m2h)

DescripciónTipoDescripciónTipo

Medio filtrante con que se una este lavado

AGITACIÓN AUXILIARLAVADO ASCENDENTE CON AGUA

MODALIDADES DE LAVADO DE FILTROS

70

Parámetros de diseño del sistema de filtro de arenanº líneas tratamiento nº máximo líneas lavado simultáneo

SSafluente =20-100 mg/L SSefluente =5-10 mg/L

νfiltración = 5–25 m3/m2·h tciclo= 6–24 h

nHuecos(%)=50–60(antracita) 40-50(arena)

Wfloculo seco (w/v)=3-6%

n Hue oc =<26% Explecho=0-60%

Hseguridad=0,2-0,5 m Hvirola=20-50%

∇P(%)=5–30(antracita) 5-4(arena)

D10=0,8–2(antracita) 0,4-1,5(arena)

νagua lavado=15–100 m3/m2·h νaire lavado=30–90 m3/m2·h

71

Parámetros de diseño del sistema de filtro de arena

Caudal unitario (m3/h) =

Sección unitaria (m2)=

Vagua filtrada(m3) =

Wsólidos (kg) =

Cap retención (kg/m3) =

Vlecho (m3) =

líneasºnQ

Q diseñou =

νfiltración(m3/m2·h)=

Hlecho (m) =

Hfiltro (m) =

Perd. cargalecho limpio (m) =

Qagua lavado (m3/h) =

Qaire lavado (m3/h) =

filtración

uu

QS

ν=

( )max

udiseñofiltración simultáneolavadolíneasºnlíneasºn

S·Q−

=ν

cicloufiltradaagua t·QV =( )

filtradaagua

efluenteafluentesólidos V·1000

SSSSW

−=

osecfloculoocHuecosHue

retenido W·100

n·

100n

W =

∑=

retenido

sólidoslecho W

WV

seguridadu

lecholecho H

SV

H +=

virolalecho

lechofiltro H100

Exp1HH +⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

100P

·HP lechopiolimlecho∇

=∇

lavadoaguaulavadoagua ·SQ ν=

lavadoaireulavadoaire ·SQ ν=

72

BBáásicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que sicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que contiene una capa contiene una capa sobrenadantesobrenadante del agua que se va a desinfectar, un del agua que se va a desinfectar, un lecho filtrante de arena, drenajes y un juego de dispositivos delecho filtrante de arena, drenajes y un juego de dispositivos deregulaciregulacióón y control.n y control.

1-1,5 m

El medio filtrante debe estar compuesto por:El medio filtrante debe estar compuesto por:

granos de arena duros y redondeadosgranos de arena duros y redondeados

libre de arcilla y materia orglibre de arcilla y materia orgáánicanica

Menos del 2% de carbonato de calcio y magnesioMenos del 2% de carbonato de calcio y magnesio

didiáámetro efectivo de la arena del orden de 0,15 a 0,35 metro efectivo de la arena del orden de 0,15 a 0,35 mmmm

profundidad del lecho puede variar entre 0,50 y 1,00 m (espesor profundidad del lecho puede variar entre 0,50 y 1,00 m (espesor mmíínimo de 0,30 m)nimo de 0,30 m)

coeficiente de uniformidad <3 (recomendado entre 1,8 y 2,0)coeficiente de uniformidad <3 (recomendado entre 1,8 y 2,0)

FILTRO LENTO DE ARENA (FLA)FILTRO LENTO DE ARENA (FLA)

73

La velocidad de diseLa velocidad de diseñño tambio tambiéén es importante al decidir el nn es importante al decidir el núúmero de mero de unidades con las que operarunidades con las que operaráá el filtro. Con velocidades mayores de el filtro. Con velocidades mayores de 0,2 m0,2 m33/m/m22 hora deberhora deberáá considerarse un mconsiderarse un míínimo de tres unidades.nimo de tres unidades.

El El áárea de cada unidad (Area de cada unidad (Ass) es una funci) es una funcióón de la velocidad de n de la velocidad de filtracifiltracióón (n (ννff), del caudal (Q), del n), del caudal (Q), del núúmero de turnos de operacimero de turnos de operacióón (C) n (C) y del ny del núúmero de unidades (N).mero de unidades (N).

AAss = (Q = (Q ·· C) / (N C) / (N ·· ννff))

74

75

CONCEPCIÓN DEL SISTEMA

Para que la operación del sistema sea confiable, debe evitarse el uso de dispositivos para elevar el nivel del agua (bombas).

En caso de necesidad de bombeos se debería efectuar una sola etapa de bombeo que eleve el agua cruda hasta un nivel, desde elcual pueda distribuirse por gravedad al reservorio y a la red.

Preferentemente, el filtro lento debe operar en forma continua, es recomendable construir un tanque de almacenamiento de agua crudapara abastecer por gravedad la planta durante las 24 horas del día.

CONDICIONES DEL AGUA CRUDA

Temperatura.

Concentración de nutrientes.

Concentración de algas.

Concentraciones altas de turbiedad.

76

UBICACIÓN

Debe estar en una zona accesible, con vías de comunicación que faciliten su posterior construcción, operación y mantenimiento.

El agua subterránea debe estar ausente o muy profunda.

La zona debe ser segura y no estar expuesta a riesgos naturales o humanos.

De preferencia, la topografía de la zona seleccionada debe reunir los desniveles necesarios para que el sistema pueda operar totalmente por gravedad.

ASPECTOS RELACIONADOS CON LA COMUNIDAD

Efectuar estudios sociológicos para determinar las costumbres y creencias que puedan afectar la aceptación del sistema.

Comprobar la información demográfica disponible.

Determinar los recursos humanos y materiales disponibles para adecuar el diseño del sistema.

Estudiar la incidencia de enfermedades de origen hídrico y presencia de vectores.

77

Tareas rutinarias:Tareas rutinarias:

ajustes y mediciajustes y medicióón del caudaln del caudalmonitoreo de la calidad del agua producidamonitoreo de la calidad del agua producidalimpieza de la superficie de la arenalimpieza de la superficie de la arenalavado y almacenamiento de la arenalavado y almacenamiento de la arenareconstruccireconstruccióón del lecho filtranten del lecho filtrante

La limpieza del lecho filtrante debe iniciarse cuando el nivel dLa limpieza del lecho filtrante debe iniciarse cuando el nivel del el agua en la caja del filtro llega al magua en la caja del filtro llega al mááximo y el agua empieza a rebosar ximo y el agua empieza a rebosar por el aliviadero. por el aliviadero.

Para la limpieza de la superficie del lecho filtrante hay dos mPara la limpieza de la superficie del lecho filtrante hay dos méétodos todos manuales disponibles, que son aplicables al medio rural:manuales disponibles, que son aplicables al medio rural:

Raspado: retirar una capa superficial de alrededor de 2 Raspado: retirar una capa superficial de alrededor de 2 cmcm de espesor, de espesor, cada vez que la carrera del filtro ha llegado a su fincada vez que la carrera del filtro ha llegado a su finTrillado: volteado de la arena del filtro con arrastre por agua Trillado: volteado de la arena del filtro con arrastre por agua del del

sedimento retenido por el filtro (trillado en hsedimento retenido por el filtro (trillado en húúmedo) o sin arrastre medo) o sin arrastre (trillado en seco) (trillado en seco)

Por lo menos, cada cinco aPor lo menos, cada cinco añños se realizaros se realizaráá el lavado completo del el lavado completo del filtro. filtro.

CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

78

La presencia de biocidas o plaguicidas en el afluente pueden modificar o destruir el proceso microbiológico en el que se basa la filtración lenta.

Las comunidades aceptan el agua tratada por la FLA

La eficiencia de esta unidad se reduce con la temperatura baja.

No hay cambios organolépticos en la calidad del agua

El filtro lento sin pretratamiento, no debe operar con aguas con turbiedad mayor de 20 ó 30 UNT; esporádicamente se pueden aceptar picos de 50 a 100 UNT.

La mayor ventaja de esta unidad reside en su simplicidad. El filtro lento sin controlador de velocidad y con controles de nivel mediante vertederos es muy sencillo y confiable de operar con los recursos disponibles en el medio rural de los países en desarrollo.

DesventajasVentajas

79



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





FILTRO DE ARENA

1-9

Sencillo

Sencilla

Muy sencillos

Frecuencia regular

Regular

Regular

Normal

Muy altos

Intermedios

80-99

70-90

40-9925-9020-80

50-90

Muy alta

Muy baja

Muy baja

Frecuente

Inexistentes

Frecuente

Inexistente

Normal

Inexistentes

Moderado

80

FILTRO DE TURBA

81

Impermeabilización

Son estanques o balsas rellenas grava, gravilla, arena y turba.• La turba es un carbón activo de origen vegetal• El agua residual entra regando la superficie del lecho.• Sistema de drenaje recoge el efluente en el fondo.• Terreno debe ser impermeable

LECHO DE TURBA

Drenaje

Arena (≈ 15 cm)

Turba (≈ 50 cm)

Grava (≈ 15 cm)

El tratamiento de aguas residuales por filtración sobre turba se basa en aprovechar las propiedades de absorción y adsorción de este carbón mineral, así como de la actividad bacteriana que se desarrolla en la superficie. Se produce en consecuencia, fenómenos físicos (filtración), químicos (intercambio iónico) y biológicos (degradación).

El proceso consiste en una filtración a través de una capa e turba superpuesta sobre un sistema drenante formado por un lecho de arena y grava, con tubos drenantes y sobre un suelo impermeable con una ligera pendiente. El agua residual, que ocupa un espesor de unos 20 cm sobre la turba, se filtra durante un tiempo limitado(10 días), siendo necesario la retirada de la costra que se ha formado en la superficie del lecho de turba, debido a la retención de la materia en suspensión. Después se deja un periodo de recuperación (10-20 días), antes de iniciar el ciclo de aplicación. Como consecuencia del régimen de explotación, resulta necesario contar al menos con dos lechos en paralelo y el tamaño recomendado es de 200 m2. La acción de depuración se realiza en la turba, mientras que el resto de los estratos empleados sólo retiene al inmediatamente superior.

82

• Los filtros se disponen en varias unidades, mínimo dos• La superficie máxima recomendada es de 200 m2.• El agua residual se filtra durante 20-25 días.• Retirar la costra que se forma.• Reposar el lecho durante unos 10-20 días.• Pretratamiento: fundamental un tamiz.• Laguna de maduración para control de patógenos.

Esquema de funcionamiento

Desaarenador-desengrasador Tamizado

Lecho de turba

Laguna aerobia

83

Qdiseño CH=20-40 L/m2·h

nº líneas ≥ 3 nº líneas filtrando = 1,5·(nº líneas)

L/A tciclo = 35-45 d

Llecho (m) =

Qlínea (m3/h)=

Slecho (m2)=

Vturba (m3)=

trecuperación (d) =

Parámetros de diseño del sistema de lecho de turba

filtrandolineasºnQ

Q diseñolínea =

H

línealecho C

1000·QS =

5,0·SV lechoturba =

( ) 5,0lecholecho S·ALL =

5,1t

t cicloónrecuperaci =

84



Disminución P (%)

Disminución N (%)

Disminución SS (%)









Necesidad de obra



Obra civil

Equipos


Superficie

Costes

Rendimiento



Impacto ambiental

Molestia de olores

Molestia de ruidos





Baja

50-99

20-30

20-75

85-95

70-90

60-90

Pocos

Intermedios

Frecuencia regular

Regular

Poca

Sencillo

0,6-1

Muy sencillo

Compleja

Complejos

Baja

Alta

Moderado

Inexistentes

Moderado

Normal

Medios

InexistentesInexistente

LECHO DE TURBA