Optimización de Plantas Depuradoras: Diseño, Tratamiento y Control de Olores

Diseño Hidráulico de Colectores: Velocidad del Agua y su Importancia

En el diseño hidráulico de colectores, es conveniente limitar la velocidad del agua con el objetivo de:

• Asegurar la autolimpieza del colector. La velocidad tiene que ser elevada para evitar la sedimentación.
• Evitar daños en las paredes del colector por la acción mecánica del agua.

Velocidad Mínima

• En colectores unitarios con elevados y continuos caudales de pluviales: 1 m/s (tamaño mayor de arrastres sólidos).
• En colectores separativos de aguas residuales: 0,5 – 0,6 m/s.

Velocidad Máxima

Se fija para evitar el deterioro de las juntas y/o paredes del colector.

• Para colectores separativos, entre un mínimo de 0,6 m/s y un máximo entre 3 y 6 m/s. Estos suelen ser de materiales plásticos para diámetros <1000/1500 mm.
• Para colectores unitarios con un régimen frecuente de pluviales: un mínimo de 1 m/s y un máximo entre 3 y 4 m/s.
• Para colectores unitarios con régimen poco frecuente de pluviales: un mínimo entre 0,6 y 1 m/s y un máximo >6 m/s.
• En colectores de impulsión, los más frecuentes son el polietileno de alta densidad para diámetros pequeños (<300 mm) y la fundición dúctil centrifugada para diámetros mayores (<600 mm). Los límites de velocidad en estos se definen por sus valores máximos, sin superar los 2 m/s.

Factores Clave en la Selección de Procesos de Depuración

Los factores más importantes a considerar son:

• Nivel de depuración y exigencias de vertido.
• Tipología de aguas residuales.
• Demografía.
• Climatología.
• Estacionalidad de vertidos.
• Aspectos derivados a la ubicación.
• Reutilización de los efluentes depurados.
• Disposición final de los fangos.
• Problemas relativos a la gestión.
• Costes de implantación y explotación.

Fuentes de Emisión de Olores en una Planta Depuradora de Aguas Residuales

1. Llegada de Agua Bruta y Pretratamiento (Desarenado, Desengrase y Decantación Primaria)

En estas estructuras, el principal riesgo es la transferencia a la atmósfera de los compuestos con mal olor contenidos en el agua a tratar. Sus propiedades y su origen son los factores determinantes para evaluar su potencial de olor (temperatura, DBO, presencia de vertidos industriales…). Por ejemplo, la inyección de un agente oxidante combatiría la anaerobiosis de la red. Cualquier agitación arrastrará los compuestos azufrados y nitrogenados volátiles y muy malolientes liberados por fermentación anaerobia en la red de alcantarillado. El tratamiento de fangos genera la recirculación a cabecera de licores muy cargados y sépticos. En decantación primaria, las emisiones de olores están limitadas y las concentraciones medidas son inferiores a las de entrada de la planta.

2. Tratamiento Biológico y Clarificadores Asociados

Estas unidades tienen poca contribución. La concentración de compuestos azufrados medida en la superficie de las cubas de aireación es siempre baja, y la clasificación de las obras según su tratamiento sería:

Aireación: burbujas finas < aireación de superficie < burbujas gruesas.

Carga: baja < media < alta (calidad de agua)

Destacar que el clarificador prácticamente no participa en la generación de olores.

3. Tratamiento de Fangos

Aquí están los principales focos de emisión de olores en una planta de tratamiento de aguas. El tipo de tratamiento usado tendrá influencia en la intensidad del olor generado:

• Estabilización aerobia o anaerobia de fangos: limita los olores.
• Dosificación de cal modifica el reparto de los compuestos generadores de olores: al aumentar el pH.

Generación de Sustancias Olorosas: Introducción y Ventilación

El respeto a las poblaciones vecinas ha conducido a buscar sistemáticamente el control de las emanaciones de gases malolientes de nuestras instalaciones de aguas residuales urbanas o industriales. Por ello, estos gases deben ser captados en la fuente de emisión, las áreas que los emiten deben ser cubiertas y ventiladas para darles a los trabajadores un área de trabajo aceptable y conducir estos gases hacia un sistema de desodorización. Aunque primero, hay que cuantificar los olores emitidos, zonas a cubrir, valores que los admita el medio ambiente, etc.

Objetivos de la Ventilación en una Planta de Tratamiento de Agua

• Controlar los olores.
• Aportar aire fresco al personal respetando la legislación sobre las atmósferas en dichos lugares.
• Evacuar los contaminantes emitidos hacia la desodorización.
• Impedir hacia el exterior de los contaminantes atmosféricos emitidos en el tratamiento en depresión de los locales (protección del medio ambiente).
• Deshumidificar el aire en los locales para evitar los riesgos de condensación y los problemas de corrosión.
• Evacuar las calorías emitidas por las máquinas rotativas, motores eléctricos.
• Extraer los humos y proporcionar seguridad en caso de incendio.

Tipos de Ventilación

a) Confinamiento

1. Confinamiento simple. Puede ser realizado mediante una cubierta estanca de la obra sin ningún tipo de ventilación.
2. Confinamiento con depresión. Se hace una aspiración para mejorar la eficiencia de confinamiento mediante la creación de una depresión respecto a la atmósfera exterior.

b) Ventilación Natural

Se realizan aberturas en los muros para permitir la renovación del aire en los locales.

c) Ventilación Mecánica

1. Aspiración simple. El aire entra en el local por aberturas o “fugas” involuntarias sin homogeneización de la atmósfera del local (sobredimensionamientos x zonas muertas).
2. Soplado y aspiración combinados. El soplado tiene un gran alcance habiendo homogeneización de la atmósfera y soplando aire fresco en las zonas de circulación, se produce un mayor grado de confort para las personas. (sin sobredimensionamientos).

Criterios de Diseño de Colectores de Saneamiento Unitario y Separativo

En saneamiento de pequeña dimensión, estas confluencias se ejecutan siempre en el interior de un pozo de registro. El correcto diseño de la unión de dos colectores está orientado para evitar pérdidas de energía y fenómenos locales que dificultan el movimiento del agua. En el caso de la elevación de la lámina de agua puede provocar la entrada en carga del colector, y la disminución del nº Froude forma un salto hidráulico o resalto → entrada en carga del colector. Para evitar esto, el caudal incorporado tiene que ser del menor ángulo posible y presente la misma velocidad y nivel de la superficie libre que el caudal del colector principal.

Desodorización de Sustancias Olorosas

Existen tres tipos posibles de tratamiento que pueden ser propuestos para desodorizar el aire en las plantas depuradoras o estaciones de bombeo:

• Los tratamientos físico-químicos.
• Los tratamientos por adsorción sobre carbón activo.
• Los tratamientos biológicos.

Tratamientos Físico-Químicos en Torre de Lavado

Es un lavado del gas en torre con relleno, asegurando la transferencia de la contaminación a la fase líquida + reacción química.

• Lavado con ácido sulfúrico: elimina los compuestos nitrogenados, amoniaco y aminas.
• Lavado oxidante con hipoclorito sódico: elimina los compuestos reducidos del S, amoniaco y aminas.
• Lavado alcalino a la sosa: fija los ácidos grasos volátiles, los azufrados reducidos y el cloro residual.
• Lavado reductor al bisulfato/tiosulfato: permite afinar el tratamiento de compuestos AGV, cloro residual, aldehídos y cetonas.

Tratamientos con Carbón Activo

Recomendado en instalaciones de bajo caudal y con baja carga de contaminación. Es una etapa de afino después de un tratamiento biológico o lavado de gas. La capacidad de absorción depende de las sustancias adsorbidas y supone evitar la pérdida del carbón.

Tratamientos Biológicos

La depuración del aire se hace mediante bacterias fijas y es un filtro biológico y el sustrato es una biolita que no está sumergida como en el carbón activo.