Agua y depuración

17 diciembre, 2013
por Mikel Aguirre
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Igual hemos corrido mucho en las últimas entradas. Vamos a recapitular y definir primero las partes principales de una EDAR.

Los nombres de las partes de una EDAR son un derroche de imaginación. Pretratamiento, primario, secundario y terciario. Un alarde de originalidad. Propia de cabezas cuadradas. Bueno además se debe incluir el tratamiento de fangos pero no vamos a hablar de ello en este post.

No todas las EDAR tienen todas las fases. Generalmente todas las EDAR urbanas tienen al menos pretratamiento y secundario.Las EDARIs o EDAR Industriales pueden no tener secundario y casi siempre tienen primario.

¿Por qué? ¿qué es cada parte? El pretratamiento que como hemos dicho casi siempre tienen todas es una forma sencilla por medio físicos de eliminar una parte importante de la contaminación. En las EDAR urbanas consta de la reja y pozo de gruesos, la reja de finos, tamices y el desarenado y desengrasado. Es decir por medios físicos nos quitamos los sólidos grandes, medios y finos. También la arena que puede venir con el agua y las grasas. Es como digo algo físico, sencillo, no hace falta saber mucho para manejarlo. Genera contenedores de sólidos, de gruesos con papeles, rocas, todo lo superior al tamaño de los pasos (agujeros) de rejas y tamices. Los desarenadores se calculan para que toda partícula de arena de más de 0,2 mm quede retenida. Los desengrasadores eliminan en torno al 90% de la grasa de entrada.

Es fundamental en esta parte de la EDAR la gestión de los contenedores de los residuos extraidos. Los de sólidos se pueden juntar, los de arenas se extraen como áridos si no llevan parte orgánica y los aceites y grasas se consideran residuos peligrosos, no he entendido nunca muy bien por qué. Es un zona que huele muy mal y suele ir casi siempre dentro de un edificio.

El primario suele constar de una decantación que puede o no usar productos químicos para mejorar la precipitación. Elimina una gran parte de sólidos (60-75%) y una parte considerable de materia orgánica hasta un 35%. Es una forma sencilla y mecánica de eliminar contaminación y una buena solución para hacer una EDAR por partes si no se tienen datos suficientes o no se tiene claro y hay que hacer algo. Primero un buen primario y luego se hace el secundario en función de la contaminación que llegue. A veces es contraproducente si en la EDAR se van a eliminar nutrientes (nitrógeno N y fósforo P). ¿por qué ? porque para eliminar nutrientes tiene que haber una relación entre la cantidad de C y de N en el agua, en el primario eliminamos hasta un 35% de materia orgánica pero casi nada de N y P con lo que puede quedar descompensada a la baja la relación C/N. En ese caso no se puede eliminar el N y es necesario dosificar productos con carga de C como el glicol o el ácido acético. Es mejor lógicamente si ya lo sabemos, no poner primario o en caso de tenerlo baipasearlo.

El secundario es la parte fundamental de una EDAR urbana. Lo tienen todas porque es la forma más barata de eliminar la materia orgánica y el N. Consta de un reactor biológico y un decantador de nombre secundario (en otro alarde de imaginación). Los reactores biológicos eliminan la materia orgánica valiendose de las bacterias, haciendolas trabajar gratis para nosotros. Eso si a cambio hay que darles buena vida, es decir oxígeno para respirar y comida. En casos particulares como los reactores anaerobios ni siquiera se les da aire y aún así aguantan y depuran. Un chollo porque si tuviéramos que hacerlo de otra forma sería más caro. Del secundario se puede hablar muchísimo, hay gran variedad en función de lo que se quiera conseguir.

El terciario no suele ser habitual para tratar todo el caudal en EDAR convencionales. Es un tratamiento extra con el fin de conseguir una mejora de la calidad del agua. Es un tratamiento para poder usar el agua por ejemplo para riego o para verter en una zona de baño de personas (playas, estuarios) o donde se cultivan o crían animales para consumo. En función del uso final del agua se dispondrá uno u otro tratamiento. Generalmente consta de una filtración y un tratamiento ultravioleta para eliminar organismos vivos como bacterias. De todas formas casi siempre parte del agua de salida de una EDAR se reusa para realizar limpiezas, mangueos, riegos en la instalación, etc. Por ello aunque sea en una parte pequeña del caudal de la EDAR una planta mediana o grande suele tener un terciario porque es más barato que tomar agua de otro sitio. Para plantas pequeñas puede no ser interesante por el coste de la instalación del terciario frente al ahorro en agua de red.

Iremos en post sucesivos ampliando estos conceptos.

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Eliminar fósforo 

Sólidos en una EDAR

 

 

 

13 diciembre, 2013
por Mikel Aguirre
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Me piden que escriba de los reactores biológicos de las EDARS . Es una serie que puede ser infinita por eso 1 de n.

Hay miles de cosas para hablar de reactores biológicos, desde los tipos de reactores, para qué es mejor cada tipo de ellos, los problemas que cada uno tiene, cómo se deben manejar, qué debe saber el que los maneje, cuál es bueno en cada situación, las mejores concentraciones. No sé, miles de cosas.

Como estamos aún bajo el apartado de conceptos básicos, se puede empezar por lo más sencillo. Si alguien quiere algún monográfico o tema específico sobre algún tipo de reactor o cuestión de biológicos se puede ver si es interesante de manera general y se hace una serie de algo específico. De esa manera se centra más el tema.

En cuanto a los reactores biológicos y partiendo de la base indicar que hay dos tipos de reactores biológicos: aerobios y anaerobios. Son dos tipos puros que existen pero también hay combinaciones de anaerobio y aerobio como ya se ha visto.

Loas anaerobios son aquellos que tienen ausencia estricta de oxigeno, es decir que no solo no se les introduce oxígeno de manera exógena (por soplantes por ejemplo) si no que tampoco de manera indirecta como pueda ser recirculando corrientes que tienen alta oxigenación (en ese caso sería un reactor anóxico). No depuran tanto como el aerobio pero necesitan un coste de mantenimiento muy bajo y sacan muy pocos fangos y además producen metano que se puede usar para quemar (para calentar casas o comidas o como energía).

Se usan mucho en paises con clima cálido y constante porque la diferencia de temperatura le afectan mucho. Si la temperatura del agua es superior a 20ºC durante todo el año pueden ser una solución muy apropiada. El más comúnmente utilizado es el tipo UASB sobre todo en Latinoamérica. Sé que en algunas zonas rurales de China usan otro reactor donde mezclan las aguas residuales urbanas de personas y animales de la cuadra para obtener gas con que calentarse. Tienen el reactor en el suelo entre la cuadra y la casa. A primera vista parece peligroso por la generación de metano pero no he visto en bibliografía problemas graves destacados.

El mayor problema de estos reactores es que necesitan un tiempo alto para estar operativos (inversamente proporcional a la temperatura del agua, a mayor temperatura menos tiempo) y las reducciones de materia orgánica (80%) son menores de las exigidas en legislaciones como la europea por lo que necesitan un reactor posterior de afino.

Los reactores aerobios son más caros porque necesitan aporte constante de oxígeno, pero consiguen altas reducciones de materia orgánica. Hay muchas combinaciones y tipos MBR, MBBR, SBR, fangos activos convencionales, etc. Depuran más son más caros de mantener, muchas veces hay que interactuar con ellos luego hay que estar algo formado (puede ser que nada formado para operar lechos bacterianos a muy formado como en fangos activos con complicaciones de entrada). Son las soluciones comunes en Norteamérica y Europa. Son los más estudiados hay libros y libros sobre ellos.

Hace ya un tiempo  las legislaciones se hacen cada vez más estrictas y se pide reducción no solo de materia orgánica sino de N y P. A futuro se prevé que se pida la eliminación de micro contaminantes como antibióticos que vertemos con las excreciones u otras que necesitarán reactores y equipos más complicados.

Para cumplir con las actuales reglamentaciones hay nuevos tipos de reactores (algunos bajo patente) que generalmente implican la combinación de reactores anaerobios, anóxicos y aerobios o diferentes estructuras o cálculos.

Cada uno de los posibles reactores es mejor para una circunstancia concreta y es el trabajo del procesista ver cual es la mejor solución para cada caso. Uno puede ser mejor por usar menos espacio pero ser más caro de mantener otro ser muy barato de todo pero no permite tratar grandes caudales, etc, etc..

Cada problema tiene su propia solución. Lo mejor es aprender o ponerse en manos de un profesional independiente (no de una marca comercial) que pueda buscar la mejor solución en función de los requerimientos que se le pidan por parte del que tiene que solucionar el problema de vertidos.

Como veis diverso, complejo peor fascinante. Os dejo alguna otra entrada por si os interesa.

Ejemplo de recomendación de elección

Algo sobre UASB (Upflow anaerobic Sludge Blanket)

 

 

10 diciembre, 2013
por Mikel Aguirre
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La eliminación del fósforo en una EDAR o dicho de otra forma ¿qué pasa con el fósforo en una EDAR? y como va disminuyendo a lo largo del proceso.En un post anterior vimos el ciclo del nitrógeno.

El fósforo se elimina siempre asociado a los sólidos. Parte se elimina con el pretratamiento y el resto se elimina con los fangos. Los fangos o lodos de una instalación son en parte los sólidos que entran y la otra parte es la materia orgánica formada en la EDAR que se elimina en forma de lodo.

La materia orgánica está compuesta principalmente por carbono pero también tiene Nitrógeno y Fósforo. La eliminación convencional del fósforo por asimilación es muy baja al igual que la del nitrógeno.

En el caso del nitrógeno recirculando parte del agua de salida del reactor aerobio, anterior a la decantación, a un reactor previo anóxico se consigue que el nitrógeno se desnitrifique y salga de la EDAR en forma de N2 nitrógeno gas.  Esta eliminación no es infinita, tiene relación con la cantidad de carbono de entrada. Parte del N2 se esfuma, desaparece de la EDAR.

Cuando se quiere eliminar P también suele ser necesario eliminar N. Se parte por tanto de una eliminación de nitrógeno que suele consistir en un reactor anóxico seguido de uno aerobio.

El fósforo no se puede conseguir que se esfume y para eliminarlo hay que sacarlo en los fangos. La forma más sencilla es haciendo precipitar el fósforo con sales trivalentes de hierro o aluminio. Es un proceso relativamente caro de operación porque implica dosificar reactivos pero consigue resultados excelentes y se puede regular la dosis en función de la concentración esperada de salida. Lo normal en este caso es un reactor anóxico+aerobio y precipitación.

Hay procesos como el SBR (Sequencing Batch Reactor) o su variante ICEAS que realizan todas las fases (anoxia, aerobia) en un mismo reactor en momentos distintos y que necesariamente necesitan precipitar el fósforo con sales minerales.

La forma biológica de eliminar el fósforo es por extra asimilación. El método consiste en añadir un reactor anaerobio en cabecera del reactor biológico, como primer reactor, de alrededor de 1 a 2 horas de tiempo de retención. Hay varios métodos pero generalmente   al reactor anaerobio inicial se incorpora la recirculación de los lodos del decantador junto con la entrada de agua bruta pretratada (método A2O ó AAO). Otros procesos como el UCT incorporan una recirculación de agua anóxica en el reactor anaerobio mientras que los lodos se introducen en el reactor anóxico. El objeto de este reactor anaerobio inicial es utilizar el fósforo como fuente de energía convirtiendo P en ATP y PHB y preparando el P como PO4 para que el en los siguientes reactores se extra asimile por las bacterias. Este proceso no es evidente y puede que sea objeto de otra entrada.

A veces no se consigue la eliminación deseada solo con biología y es necesario ayudar con precipitación. La ventaja es que la cantidad a dosificar será menor si parte se elimina biológicamente.

 

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